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Innovatives Recycling im 3D-Druck

Marco Siegl, Michael Dirscherl, Oliver Weber
Das „ReF-PrinT“-Projekt startet am Technologie Campus Neustadt/Donau

Im Juli startet das Forschungsprojekt „ReF-PrinT“ des Labors Faserverbundtechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ingo Ehrlich und befasst sich mit der Entwicklung eines Recycling-Verfahrens zur Herstellung eines kurzfaserverstärkten Fused Filament Fabrication-Filaments auf Grundlage von thermoplastischen Organoblechen zur Verwendung in einem adaptiv integrativen Additive Manufacturing-Prozess.

Das Forschungsprojekt „ReF-PrinT“, eine Zusammenarbeit der thinkTEC GmbH und dem Labor Faserverbundtechnik am Technologie Campus Neustadt an der Donau der OTH Regensburg, entwickelt ein innovatives Recycling-Verfahren für faserverstärkte Thermoplastmaterialien, auch bekannt als Organobleche. Diese Materialien sollen als kurzfaserverstärktes Filament im 3D-Druck-Prozess wiederverwendet werden.

Ressourcenschonende Nutzung im 3D-Druck

Das Ziel von „ReF-PrinT“ ist es, die bei der Produktion anfallenden Verschnittreste in neues Filament umzuwandeln. Dieses recycelte Material wird erneut in den Produktionsprozess integriert. Dadurch lassen sich die Kosten für kurzfaserverstärkte Filamente in der Fused Filament Fabrication (FFF) senken, und das gesamte Organoblech wird vollständig genutzt, was teure Entsorgungskosten vermeidet und die Materialproduktivität erhöht.

Herausforderungen und Lösungen

FFF mit reinem Thermoplastmaterial hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen und wird in vielen Unternehmen erfolgreich eingesetzt. Ein Nachteil dieser Technik ist jedoch die geringere Festigkeit und Steifigkeit der hergestellten Bauteile im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie Spritzguss. Kurzfaserverstärkte Filamente, insbesondere solche mit Kohlenstofffasern, bieten eine Lösung, sind jedoch kostenintensiv.

Organobleche: Effizienter Leichtbau

Organobleche zeichnen sich durch hervorragendes Leichtbaupotenzial aus, erfordern jedoch teure Umformwerkzeuge und hohe Investitionskosten. Um diese Kosten zu senken und die Fertigung von Kleinserien zu ermöglichen, wurde das erfolgreich abgeschlossene Projekt „InPrinT“ ins Leben gerufen, bei dem Krafteinleitungselemente auf umgeformte und zugeschnittene Organobleche gedruckt wurden.

Das „ReF-PrinT“-Projekt: Nachhaltigkeit und Effizienz vereint

Das „ReF-PrinT“-Projekt baut auf diesen Erkenntnissen auf. Durch das Recycling der bei der Zuschnittvorbereitung anfallenden Reste zu neuem Filament wird die Materialproduktivität weiter erhöht und die Entsorgungskosten werden gesenkt. Das recycelte Filament, auch ReF-Filament genannt, ist vielseitig einsetzbar und soll in unterschiedlichen FFF-Anlagen verwendet werden können.

Kurzfaserverstärkte Filamente verbessern die mechanischen Eigenschaften von FFF-Bauteilen und machen sie als Strukturteile nutzbar. Der Recycling-Prozess trägt erheblich zur nachhaltigen Nutzung der energieintensiv hergestellten Organobleche bei und zeigt einen zuverlässigen Weg zur Wiederverwertung auf.

Ein Schritt in Richtung Zukunft

Dieses Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Produktion und gestaltet die Zukunft der additiven Fertigung.

Technologie Campus Neustadt an der Donau und Förderung

Die Tradierung von generiertem Wissen in Wirtschaft und Forschung, um Neuentwicklungen anzustoßen und den Stand der Technik in den spezifischen Forschungsfeldern Leichtbau und Werkstoffsimulation auf ein neues Niveau zu heben, ist eine der Grundaufgaben des Technologie Campus Neustadt an der Donau. Das dreijährige Projekt „ReF-PrinT“ wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie im Rahmen des Bayerisches Verbundforschungsprogramm (BayVFP) der Förderlinie Materialien und Werkstoffe an der OTH Regensburg mit einer Summe von ca. 314.500 Euro gefördert.

Skizzierter Recycling-Prozess von Organoblechschnittreste zur Herstellung von kurzfaserverstärkten Fused Filament Fabrication-Filament zur Verwendung in der additiven Fertigung. Quelle: Michael Dirscherl (OTH Regensburg)