Kunstharzbasierte 3D-Druckverfahren erzeugen schädliche Abfälle

Bei der harzbasierten 3D-Druckproduktion werden die 3D-Druckkörper mit speziellen Waschmedien gereinigt. Diese enthalten umwelt- und gesundheitsbelastende Stoffe und werden derzeit oft nach einmaliger Verwendung entsorgt statt aufbereitet. Der Grund ist, dass momentan die Druckobjekte mit aufbereiteten Waschsubstanzen meist nicht ausreichend von nicht ausgehärtetem Harz gereinigt werden können.

Kostenfaktor Waschmedien bislang schwer minimierbar

Der Verbrauch von Reinigungsmedien ist auch ein wesentlicher Kostenbestandteil im Produktionsprozess. Reinigungsmedien werden bisher nur im großindustriellen Maßstab aufgearbeitet. Verfügbare Reinigungsgeräte sind groß, unhandlich, energieintensiv und zudem nur „offline“ verwendbar. Das bedeutet, dass die zu reinigenden Medien in separaten Verfahrensschritten zum Reinigungssystem transportiert und später wieder teilweise in den 3D-Druckprozess zurückgebracht werden. Eine automatische Reinigung im laufenden Produktionsprozess mit permanenter Kontrolle der Eigenschaften der Medien ist bisher nicht verfügbar.

Inline-Aufbereitung erlaubt Weiterverwendung des Reinigungsmediums

Im Projekt Inline3D wird ein Aufbereitungsprozess der Waschmedien entwickelt, der direkt im Produktionsprozess die entstandenen Verunreinigungen entfernt und anschließend das aufbereitete Waschmedium in den Reinigungsprozess zurückführt. Bei dieser Behandlung werden die umwelt- und gesundheitsgefährdenden Bestandteile in unbedenkliche Abfallprodukte umgewandelt, die nicht als Sondermüll zu entsorgen sind.

Durch die sensorische Überwachung des Verschmutzungsgrades kann die Nutzungsdauer des Waschmediums verlängert und die Qualität des Reinigungsprozesses optimiert werden. Ziel ist es, Ressourcen effizienter zu nutzen sowie Schadstoffe und Kosten von Produktionsprozessen im 3D-Druck zu minimieren.

Thüringer Partner bündeln Kompetenzen in Sensorik, UV-Bestrahlungstechnik und 3D-Druck

Der regionale Verbund der drei Thüringer Projektpartner BURMS 3D Druck, IL Metronic Sensortechnik und IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme fördert die Innovation und Weiterentwicklung bestehender Kompetenzen im Bereich des 3D-Drucks in Thüringen.

Das IMMS koordiniert das Projekt und entwickelt ein sensorisches Messverfahren, um den Verschmutzungsgrad des Waschmediums zu quantifizieren. IL Metronic nutzt seine Kompetenzen im Bereich der UV-Bestrahlungstechnik, um das Messverfahren in ein Sensorikmodul zu überführen und ein Bestrahlungsmodul zur Ausfällung der gelösten Harzreste zu entwickeln. BURMS bringt Expertise durch seine kommerziellen 3D-Druck-Lösungen ein, realisiert im Projekt die Fluidik und Prozessintegration und gewährleistet Gerätesicherheit, Entsorgung und Biokompatibilität.

Schnellere Fertigung und ressourcenschonendere Kleinserien möglich

Aufgrund der Vorteile durch schnelle Fertigungszeiten sowie applikations- und kundenspezifische Anpassung von Einzelstücken ist vor allem für Anwendungen im medizinischen Bereich ein Wachstum zu erwarten. Ziel des Projekts ist neben der technologischen Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologien des Partners BURMS auch, mit den technologischen Erkenntnissen jene 3D-Drucksysteme weiterzuentwickeln, die das Waschmedium derzeit gar nicht aufbereiten.

Förderung:

Das Verbundprojekt „Inline-Reinigungsverfahren für Waschmedien in harzbasierten 3D-Druckverfahren“ (Inline3D) wird über das Förderprogramm des Freistaats Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI) als Forschungs- und Entwicklungsvorhaben Thüringen Verbund unter der Vorhabensnummer 2024 VFE 0113 gefördert und über die Europäische Union kofinanziert.