Die Wiederverwertung von Kunststoff-Pulver gewinnt immer mehr an Bedeutung. Um PA12-Abfallpulver aus verschiedenen additiven Fertigungstechnologien in hochwertige Teile umzuwandeln, hat Stratasys die Technologie SAF ReLife entwickelt. Das Fraunhofer IPA hat ebenfalls mitgewirkt.
Die SAF ReLife-Lösung von Stratasys kann PA12-Pulverabfälle aus Pulverbettschmelzdruckern, einschließlich Hochgeschwindigkeitssintern, SLS (selektives Lasersintern) und Jetting-Bauprozessen, für den Einsatz im Stratasys H350-Drucker effizient wiederverwenden. Diese nachhaltige Lösung hilft Kunden bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen, oberflächenbehandelten Teilen mit Pulver, das sonst als Abfall gilt. Diese neue Technologie kann die Kosten pro Bauteil für die Kunden erheblich senken, die Materialeffizienz verbessern und den gesamten CO2-Fußabdruck pro Bauteil reduzieren.
Stratasys´ SAF-Technologie verwendet industrietaugliche Druckköpfe, die eine Schmelzflüssigkeit präzise auf ein Pulverbett auftragen. Mit Hilfe einer Infrarotlampe werden die Partikel Schicht für Schicht selektiv verschmolzen, wobei die Flüssigkeit die Wärmeabsorption der Pulverpartikel erhöht, sodass feste Objekte entstehen. Diese Methode unterstützt die Großserienproduktion komplexer Formen und stellt eine effiziente und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Endbauteilen, ohne die Beschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren, dar.
Betatest mit PA12 erfolgreich ausgeführt
Wehl Green, ein führendes Dienstleistungsunternehmen, führte einen Betatest mit SAF ReLife durch, indem es seine SLS-Abfälle für SAF ReLife nutzte. Das Unternehmen meldete signifikante Einsparungen von 20 Prozent bei den Gesamtkosten pro Teil und eine erhebliche Reduzierung des Abfalls durch die Umwandlung von unbenutztem Pulver in funktionale Teile durch einen wiederholbaren Prozess unter Verwendung der SAF-Technologie. Darüber hinaus war Wehl Green in der Lage, neue Teile innerhalb von 48 Stunden an seine Kunden auszuliefern und so die Nachfrage zu befriedigen.
„Durch den Einsatz der SAF ReLife-Technologie konnten wir die Produktionskosten senken und gleichzeitig Teile herstellen, die den strengen Industriespezifikationen entsprechen. Das ist ein entscheidender Faktor für unsere Wettbewerbsfähigkeit“, sagt Javier García, Manager und Mitbegründer von Wehl Green. „Aufgrund des SAF ReLife-Projekts von Stratasys konnten wir PA12-Abfälle in hochwertige Teile umwandeln. Dieser Ansatz der Kreislaufwirtschaft hat unsere Umweltauswirkungen reduziert, während wir gleichzeitig erstklassige Produktstandards beibehalten haben.“
„SAF ReLife bietet Kunden die gute Möglichkeit, hochwertige Teile aus Pulver herzustellen, das bei anderen Polymer-Pulverbett-Schmelzverfahren als Abfall gilt“, so Neil Hopkinson, Vice President, Additive Manufacturing Technology, Stratasys. „Unsere patentierte unidirektionale Print-and-Fuse-Architektur und die thermische Kontrolle ermöglichen dies bei Produktionsmengen.“ (eve)
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Fraunhofer IPA erstellt Ökobilanz auf Basis der SAF-Technologie
Um die Auswirkungen auf die Umwelt zu ermitteln, führte Stratasys in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA eine Ökobilanz durch, um die Umweltvorteile von SAF ReLife zu validieren. Die Studie ergab, dass die Wiederverwendung von PA12-Abfällen aus dem Pulverbettdruckverfahren in der SAF-Produktion den Kohlenstoff-Fußabdruck um bis zu 89 % reduzieren kann, verglichen mit der Standardproduktion mit Polyamid 12-Material.
Forschungsdaten und Annahmen:
- Die Systemgrenzen wurden als Cradle-to-Gate definiert, wobei die funktionale Einheit als ein Referenzdruckauftrag* festgelegt wurde.
- Die Energieverbrauchsmessungen wurden am Fraunhofer IPA für den Referenzdruckauftrag durchgeführt.
- Die Daten zum Materialverbrauch wurden aus dem Bauprotokoll entnommen. Für das Standard PA12 wurde ein Neupulveranteil von 30% und für ReLife PA12 ein Anteil von 100% angenommen.
- Für die Modellierung der Hintergrunddaten für HAF und Energieverbrauch wurde die Ecoinvent 3.9 Datenbank verwendet.
- Der Emissionsfaktor für Standard-PA12 wurde aus der Literatur entnommen, während die Umweltauswirkungen von SAF ReLife PA12 mit Null angesetzt wurden, da es ein Nebenprodukt eines anderen Prozesses ist (London, Michael B. (2020): Cradle-to-Gate Life Cycle Assessment of Multi-Jet Fusion 3D Printing. Master‘s Thesis, University of Michigan, Michigan).
- Die Treibhausgasemissionen wurden anhand der GWP100-Methode des IPCC2013 zur Folgenabschätzung berechnet.
„Unsere Ökobilanz zeigt, dass die SAF ReLife PA12-Lösung von Stratasys den Kohlenstoff-Fußabdruck des Referenzdruckauftrags um 43% mit dem deutschen Strommix und um bis zu 89%, wenn sie mit erneuerbaren Energiequellen betrieben wird, im Vergleich zu Standard-PA12 reduzieren kann“, sagte Chantal Rietdorf, M.Sc., Research Associate am Fraunhofer IPA.
