Neue Software “TrussFab” nutzt 3D-Druck, um Plastikflaschen in stabile Strukturen zu verwandeln

Forscher des deutschen Hasso-Platter-Institut revolutionieren das Recyling durch neue Software “TrussFab”. Das Programm stellt anhand einfacher, digitaler Designs 3D-gedruckte Strukturen aus gebrauchten Plastikflaschen her.

Erfreulicherweise findet das Recycling von Plastikflaschen immer mehr Anklang in der breiten Masse. Ein Großteil dieser Flaschen wird aus Polyethylen-Terephthalat (PET) oder hochdichtem Polyethylen (HDPE) hergestellt. Beide Materialien werden weitgehend recycelt und in neue Dinge wie zum Beispiel Filament verwandelt.

Dennoch ist das Pressen der Flaschen in formlosen Kunststoff nicht der einzige Weg, um sie zu recyceln.

Forscher des Hasso-Platter-Institut erlangten einen Durchbruch, indem sie durch Verwendung der selbst entwickelten Software “TrussFab” Plastikflaschen in große, durch 3D-gedruckte Steckverbindungen gehaltene Strukturen umwandeln. Das Programm verwandelt mithilfe von Algorithmen automatisch digitale 3D-Modelle in Strukturen aus herkömmlichen Plastikflaschen und dazugehörige 3D-gedruckte Träger.

TrussFab wird als “ein integriertes End-to-End-System , das es Benutzern ermöglicht, großflächige Strukturen herzustellen, die robust genug sind, um menschliches Gewicht zu tragen” beschrieben. Durch die Integration von 3D-Druck in den Prozess lassen sich strukturspezifische Steckverbindungen und Träger erschaffen, welche mehrere Flaschen sicher miteinander verbinden. Diese gewährleisten die Stabilität der Struktur.

“Trägerstrukturen bestehen im Wesentlichen aus Dreiecken”, erklären die Hasso-Platter-Forscher. “In einer solchen Anordnung ist es die Struktur, welche die Deformation verhindert, nicht die einzelne Flasche.” Nach Aussage der Forscher geben Flaschen nach, wenn sie von der Seite geschoben werden, jedoch sind sie “sehr stark, wenn sie entlang ihrer Hauptachse gezogen oder geschoben werden.”

TrussFab nutzt dieses Kraftverhältnis, indem jede Flasche so platziert wird, dass sämtliche Kräfte der Länge nach getragen werden. Hierdurch ordnen sich Flaschen zu stark belastbaren, tetraedrischen Wabenstrukturen an.

In dem Prozess wird anfänglich ein digitales 3D-Design automatisch zu einem 3D-Modell aus Flaschen und Trägern umgewandelt. Anschließend kann der TrussFab-Editor genutzt werden, um das Design beliebig zu verändern. Sobald der Entwurf fertig ist, erzeugt TrussFab spezielle Dateien für benötigte Kunststoff-Träger, um diese 3D zu drucken. Jeder dieser Träger wird mit einer speziellen ID versehen, welche den späteren Zusammenbau erleichtern.

Ob das gewählte Design strukturell tragfähig ist, kann ein Algorithmus des Editors feststellen: “Die integrierte Strukturanalyse von TrussFab berechnet die internen Kräfte in der Struktur und warnt die Benutzer, wenn sie [brechen]”, erläutern die Forscher.

Die Hasso-Platter-Forscher haben die erstaunlichen Flaschenkonstruktionen bereits getestet. So wurde unter anderem eine 2,5 Meter lange Brücke, die das Gewicht eines Menschen tragen kann, konstruiert sowie ein funktionierendes Boot mit zwei Rudern oder auch eine Kuppel mit 5 Meter Durchmesser, bestehend aus 512 Flaschen.

“TrussFab verkörpert das erforderliche Ingenieurwissen, so dass Nicht-Ingenieure solche Strukturen entwerfen und den Nutzern erlauben, ihre Entwürfe mit integrierter Strukturanalyse zu validieren”, erzählen die Forscher.

Leider ist diese Software noch nicht öffentlich zugänglich. Wir freuen uns jedoch schon darauf, wenn TrussFab den Markt betritt.