Nachhaltiger 3D-Druck: Thüringer Forschungsprojekt optimiert Materialextrusion für Metallkomponenten

Der Markt für die additive Fertigung von Metallen wächst kontinuierlich, wobei vor allem pulverbettbasierte Verfahren dominieren. Diese ermöglichen den Druck komplexer Geometrien mit hoher Präzision, allerdings sind die Anschaffungskosten der Anlagen hoch. Eine kostengünstigere Alternative bietet der filamentbasierte 3D-Druck, der nun durch ein Forschungsprojekt aus Thüringen nachhaltiger und kreislauffähiger werden soll.

Im Rahmen des Projekts „MexWer“ entwickeln drei Forschungsinstitute aus Thüringen – das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK), das Günther-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw) und die Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung (GFE) – eine optimierte Prozesskette für die additive Fertigung von metallischen Werkzeugkomponenten mittels Materialextrusion. Das Ziel ist, die Ressourceneffizienz des Verarbeitungsprozesses zu steigern und den Einsatz nachhaltiger Materialien zu fördern.

Am TITK werden spezielle Filamente entwickelt, die bis zu 90 Prozent Metallpulver enthalten. Nach dem Druckprozess wird der Kunststoffanteil zunächst durch Lösungsmittel und anschließend thermisch entfernt, bevor das Bauteil in einem Sinterprozess zu einem dichten Metallobjekt wird. Diese innovative Methode verspricht eine ressourcenschonende Alternative zu herkömmlichen Verfahren, die oft auf toxische Lösungsmittel oder aufwendige Ofenprozesse angewiesen sind.

„Am Markt verfügbare 3D-Druck-Filamente erfordern zum Entbindern entweder toxische und brennbare Lösungsmittel oder sehr aufwendige Ofenprozesse zum Sintern“, sagt Edgar Merting, Projektleiter am TITK in Rudolstadt. Daher soll nun eine nachhaltige und kreislauffähige Alternative etabliert werden. „Bei unseren Filamenten kann die Lösungsmittel- Entbinderung vor dem Ofenprozess mit Wasser oder wasserbasierten Lösungsmitteln stattfinden“, so Merting.

Zusätzlich soll das Projekt regionale Lieferketten stärken und so zur Entwicklung lokaler Produktionsnetzwerke beitragen. Das TITK wird auf der Fakuma 2024 in Friedrichshafen weitere Details zum Projekt vorstellen. Die Messe findet vom 15. bis 19. Oktober statt, wo das TITK gemeinsam mit seinem Tochterunternehmen OMPG am Thüringen-Stand (Halle B5, Stand B5-110) vertreten sein wird.