Studie zum Recycling von PA12-Pulverabfällen für nachhaltigen 3D-Druck

Die voxeljet AG, die Dressler Group und das Fraunhofer IPA haben eine Materialstudie abgeschlossen, die sich mit der Wiederverwendung von PA12-Abfallpulver aus laserbasierten 3D-Drucksystemen befasst. In dieser Studie wurde das überschüssige Pulver aus selektiven Lasersinteranlagen durch die Dressler Group recycelt und auf dem VX200 HSS 3D-Drucker von voxeljet getestet.

Die Ergebnisse zeigen, dass das recycelte PA12-Pulver erfolgreich mit der High Speed Sintering (HSS)-Technologie verarbeitet werden kann und eine kosteneffiziente und nachhaltige Produktion ermöglicht. Die Materialeigenschaften der mit recyceltem Pulver hergestellten Teile sind dabei vergleichbar mit denen aus Frischpulver – in einigen Fällen sogar besser.

„Das Recycling von gebrauchtem PA12-Pulver kann die Kosten effektiv senken und die Nachhaltigkeitsbemühungen im Bereich Additive Fertigung unterstützen“, sagt Dr. Ing. Holger Leonards, Head of R&D der Dressler Group. „Unsere Expertise in der Regeneration von Pulvereigenschaften und der Handhabung großer Pulvermengen ermöglicht es Unternehmen, dieses wertvolle Material zurückzugewinnen.“

PA12-Pulver, das in selektiven Lasersinteranlagen (SLS) nicht verbraucht wird, verliert durch die hohe Temperatur im Druckprozess seine Fließfähigkeit und ist schwer erneut einsetzbar. Um dies zu umgehen, wird normalerweise eine große Menge frisches Pulver beigemischt, was zu hohen Kosten und Abfall führt. Die HSS-Technologie von voxeljet, die statt Lasern Infrarotenergie und einen inkjetbasierten Druckkopf verwendet, ermöglicht eine schonendere Verarbeitung und macht das recycelte Pulver wiederverwendbar. Diese Technologie kann die Kosten für Materialien erheblich senken und bietet einen umweltfreundlicheren Ansatz für die additive Fertigung.

Die Dressler Group homogenisierte das gebrauchte Pulver und stellte sicher, dass wichtige Eigenschaften wie Fließfähigkeit und Feuchtigkeit für die HSS-Technologie optimiert wurden.

„Die VX200 HSS ist ein Open-Source-System, das es uns ermöglicht, die Prozessparameter schnell zu ändern und an jedes Pulver anzupassen“, sagt Jan Kemnitzer, Leiter des Forschungsteams am Fraunhofer IPA, und fügt hinzu: “So konnten wir den 3D-Drucker schnell an das Material anpassen und gleichbleibende oder verbesserte Ergebnisse bei den Bauteileigenschaften erzielen.“

Diese Studie hebt die Bedeutung der Kreislaufwirtschaft im Bereich der additiven Fertigung hervor und bietet eine potenzielle Lösung für das Problem überschüssiger Pulverabfälle. Die ersten Ergebnisse der Studie werden auf der Messe Formnext 2024 in Frankfurt vorgestellt, wo voxeljet und Fraunhofer das Potenzial dieser Technologie zur Schau stellen.

„Die Ergebnisse dieser Studie sind besonders interessant für tinten- und druckkopfbasierte Technologien wie die HSS-Technologie. Die Möglichkeit, dieses recycelte Pulver auch auf Produktionsplattformen wie der VX1000HSS zu verarbeiten, wird immense Kosteneinsparungen bringen“, sagt Tobias Grün, Global Product Management bei voxeljet. „Typischerweise entfallen 50 % der Betriebskosten auf die Pulverkosten. Daher bietet diese Entwicklung einen enormen Effekt auf die Kosteneffizienz, während sie gleichzeitig einen zirkulären Materialfluss fördert und Abfall reduziert.“