Kostensenkung durch Recycling von Nylonabfallpulver

Gedruckte Teile aus rekonditioniertem PA12-Abfallpulver (Dressler Group) auf einer voxeljet VX200 HSS. (Bild: Fraunhofer IPA, David Förster)

Die ersten Ergebnisse zeigen, dass rekonditioniertes PA12-Abfallpulver mit der tinten- und druckkopfbasierten High Speed Sintering (HSS)-Technologie effektiv verarbeitet werden kann und eine nachhaltige und kosteneffiziente Produktion ermöglicht. Die vorläufigen Testergebnisse deuten darauf hin, dass die Materialeigenschaften denen vergleichbarer Drucke mit Frischpulver entsprechen oder diese sogar übertreffen können.

Das Recycling und Drucken von gebrauchtem PA12-Pulver ist ein großer Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft und Kosteneffizienz in der AM-Industrie. (Bild: Dressler Group GmbH)

Problem der PA12-Pulverdegradation in SLS-Anlagen

In SLS-Anlagen verliert unbedrucktes PA12-Pulver seine Wiederverwendbarkeit, da sich die Polyamidketten nach der Kondensation durch die hohe Temperatur im Baubereich verlängern, was sich negativ auf die Fließfähigkeit des Pulvers und die Schmelzviskosität auswirkt. Dies erschwert die erneute Verarbeitung des Materials mit laserbasierten Technologien, da der Energieeintrag von Lasern zu kurz ist, um längere Molekülketten entsprechend zu verarbeiten. Daher sind vergleichsweise hohe Auffrischungsraten des Pulvers erforderlich, wodurch Abfälle und hohe Entsorgungskosten anfallen.

Ziel der gemeinsamen Studie war es, dieses gebrauchte Pulver durch die Verarbeitung mit der VX200 HSS-Plattform von voxeljet wiederzugewinnen. Die HSS-Technologie, die einen inkjetbasierten Druckkopf und Infrarotenergie verwendet, bietet einen selektiven und thermisch sanfteren Energieeintrag, so dass das Polyamid graduell sintern kann, was die Wiederverwendung dieses Pulvers ermöglicht. Dies bedeutet einen bedeutenden Fortschritt für die Kreislaufwirtschaft in der Additiven Fertigung.

Fließfähigkeit und Feuchtigkeit wiederherstellen

Die Dressler Group, Experte für Pulverdesign und -herstellung, verarbeitete das gebrauchte PA12-Pulver, um es zu homogenisieren und wichtige Pulvereigenschaften wie Fließfähigkeit und Feuchtigkeit wiederherzustellen, so dass es für die Wiederverwendung im HSS geeignet ist. „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.“

„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.“

„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 Prozent 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.“

Nachhaltige Lösung

Diese Studie verdeutlicht das wachsende Problem des überschüssigen PA12-Pulverabfalls in der additiven Fertigungsindustrie. Durch die Rückgewinnung dieses Materials zur Verwendung in der HSS-Technologie von voxeljet können Unternehmen Abfälle reduzieren, Betriebskosten senken und die Nachhaltigkeit ihrer additiven Fertigungsprozesse verbessern.

voxeljet auf der Formnext: Halle 12.1, Stand E08