3D-Druck auf Basis fester Abfälle: Goldwind recycelt Turbinenschaufeln zu Materialien für den 3D-Druck

Am Hauptsitz von Goldwind, dem ersten kohlenstoffneutralen Gewerbegebiet für erneuerbare Energien in China, wurde eine Reihe von Blumenbeeten mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie gebaut, die aus recycelten festen Abfällen gedruckt wurden. Die Anwendung dieser Spitzentechnologie hat dem Park mehr grüne Energie verliehen und gleichzeitig einen neuen Weg für das Recycling fester Abfälle eröffnet.

Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Druckmaterialien stammen die für die Blumenbeete verwendeten Materialien von ausgemusterten Turbinenflügeln aus einem Windpark in der Inneren Mongolei. Mit Hilfe von 3D-Druckrobotern können die Materialien, die zerkleinerte Flügelpartikel enthalten, vorgeformt werden, was eine Recyclingquote von über 30 % für feste Abfälle verspricht.

Recycling ausgedienter Turbinenschaufeln

Beim 3D-Druck handelt es sich im Wesentlichen um eine Art additives Fertigungsverfahren, bei dem Designer digitale Designmodelle in 3D-Drucker eingeben und diese in Druckanweisungen umwandeln. Danach folgt der Drucker den Anweisungen und verarbeitet Materialschichten zu Teilen mit bestimmten Formen.

Die technische Schwierigkeit bei der Zugabe der zerkleinerten Klingenpartikel zu den Druckmaterialien besteht darin, den Anteil der Klingenabfälle zu maximieren und gleichzeitig eine bestimmte Festigkeit für das gedruckte Produkt zu gewährleisten.

Bei den Experimenten zum 3D-Druck auf der Basis von Schaufelabfällen wiederholten die Forscher eine Reihe von Versuchen und Demonstrationen, wobei sie das Verhältnis der verschiedenen Rohstoffe sowie die Partikelgröße und -abstufung der zerkleinerten Schaufelpartikel ständig anpassten. Schließlich gelangten sie zu einem goldenen Verhältnis, das die Festigkeitsanforderungen der Druckerzeugnisse erfüllte und gleichzeitig die Schaufelabfälle verbrauchte, was zu einer Reihe von für den 3D-Druck geeigneten Materialsystemen führte.

Die mechanischen Eigenschaften, die Haltbarkeit und die Arbeitsleistung des aus diesen neuen Druckmaterialien hergestellten Endprodukts sind denen von herkömmlichem Baubeton ebenbürtig.

Müll ist einfach eine Ressource, die unsachgemäß behandelt wird

Der 3D-Druck auf der Basis von Klingenabfällen ist ein Durchbruch in Bezug auf den 3D-Druck auf der Basis von Abfällen und das Recycling von Klingen. Datenschätzungen zeigen, dass Chinas ausgemusterte Turbinenblätter bis 2025 5.800 Tonnen Verbundstoffabfälle und bis 2028 74.000 Tonnen erzeugen werden. Die festen Abfälle von Windturbinen stellen für viele Unternehmen der Branche ein langwieriges Problem dar.

Als intelligentes, umweltfreundliches und effizientes Bauverfahren zeichnet sich der 3D-Druck auf der Basis von Feststoffabfällen im Vergleich zu herkömmlichen Bautechnologien dadurch aus, dass keine Gussform benötigt wird, die Arbeitskosten niedriger sind, der Materialverbrauch effizienter ist, die Gestaltungsfreiheit größer ist, die Baueffizienz steigt und das Risiko für die Personalsicherheit sinkt, insbesondere bei der Konstruktion von einzigartig geformten Strukturen.

Andererseits sind die Windkraftprojekte meist über die entlegensten Gebiete Chinas verstreut, so dass die Kosten für den Transport der wiederverwertbaren Materialien zu den verschiedenen Standorten einen großen Teil der Recyclingkosten ausmachen. Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks auf der Basis fester Abfälle ist, dass er sich dank seiner Anwendbarkeit in andere Bauprojekte rund um den Windpark integrieren lässt. Mit Hilfe mobiler 3D-Druckroboter kann der Schaufelabfall für die lokale Produktion und den lokalen Verbrauch verwendet werden, wodurch die Transportkosten über weite Strecken gesenkt werden.

“Müll ist einfach eine Ressource, die unsachgemäß behandelt wird. Die ursprüngliche Absicht hinter unserer Entscheidung, eine solche Technologie zu entwickeln, bestand darin, unsere Position als Produzent von Schaufelabfällen in die eines Rohstofflieferanten für den 3D-Druck auf der Basis von Abfällen zu verwandeln, den riesigen Baumarkt zu nutzen, um einen höheren Verbrauch von Materialien nach dem Schaufelrecycling zu ermöglichen und die entscheidende Rolle des Marktes bei der Ressourcenallokation voll auszuspielen, damit der Umweltschutz wertvoller werden kann”, so der Projektverantwortliche.

“Unsere ultimative Vision ist es, die Entwicklung von Chinas grüner Industrie mit innovativen grünen Technologien voranzutreiben und eine komplette Industriekette für Blattabfälle zu schaffen, die sich durch lokales Recycling, lokale Zerkleinerung, Materialsortierung, 3D-Druck auf Basis von festen Abfällen und Produktherstellung auszeichnet”, betonte der Projektverantwortliche erneut.

In China Wind Power 2021 veröffentlichte Goldwind ein Weißbuch mit dem Titel Goldwind towards Carbon Neutrality: Action and Vision, in dem darauf hingewiesen wird, dass “bis 2040 die Recyclingquote von Goldwind-Produkten 100 % erreichen wird.” Die Anwendung des 3D-Drucks auf Basis von Blattabfällen ist ein entscheidender Schritt in einem solchen Programm.

Durch weitere Investitionen in das Windkraft-Recycling wird Goldwind weitere innovative kohlenstoffarme Technologien und die systematische Anwendung von Lösungen erforschen, um ein kohlenstoffneutrales Ökosystem zu beschleunigen und so eine kohlenstofffreie, erneuerbare Zukunft zu versprechen.

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