3D-Druck mit erneuerbaren Materialien - Additive Fertigungsmaterialien werden nachhaltiger

Beim 3D-Druck gibt es verschiedene Materialkategorien, wie Kunststoff- und Metallfilamente sowie Harz- und Pulvermaterialien. Wenn von nachhaltigen Materialien die Rede ist, sind in der Regel Filamente gemeint. Sie bieten derzeit das breiteste Angebot an nachhaltigen und erneuerbaren Materialien.

Nachhaltige Filamentmaterialien

Es gibt verschiedene Grundlagen für nachhaltige 3D-Druck-Filamente. Einige werden aus recycelten Kunststoffen hergestellt, während andere biologisch abbaubare oder pflanzliche Komponenten verwenden.

Was recycelte und erneuerte Filamente betrifft, so gibt es bereits verschiedene Optionen. Der Materiallieferant Refil bietet zum Beispiel ABS- und PET-Filamente aus recycelten Komponenten an. Für den Herstellungsprozess wird hauptsächlich der Kunststoff von Autoarmaturenbrettern oder Plastikflaschen verwendet. Es gibt aber noch viele andere Optionen für recycelte Filamente, die durch ein “R” vor dem Produktnamen gekennzeichnet sind.

• R-PET 

R-PET ist die recycelte Version von PET und wird in vielen Branchen eingesetzt. Während PET häufig aus neuem Kunststoff hergestellt wird, verwendet R-PET Kunststoffflaschen, Kunststoffabfälle aus Produktionsprozessen oder andere Kunststoffe, um ein recyceltes Filament herzustellen, was es zu einer nachhaltigen Alternative macht. Der Anteil an recyceltem Kunststoff in einem R-PET-Filament liegt zwischen 45 % und 100 %.

• R-PLA

Die für R-PLA verwendeten Abfälle stammen oft aus misslungenen Drucken oder Filamentabfällen aus der Produktion. Die meisten R-PLA-Filamente werden aus 100 % recycelten Abfällen hergestellt. Dies gilt natürlich nicht für alle Fälle und der Anteil kann geringer sein.

• Kombination von TPE und recycelten Reifen      

Die Kombination von TPE (thermoplastisches Elastomer) und recycelten Reifen ist eine weitere nachhaltige Filamentoption. Mit einem Anteil von fast 20 % an recycelten Reifen im Filament werden auch einige seiner Eigenschaften übertragen, wie z. B. gute Abriebfestigkeit und Zwischenlagenhaftung. 

• HIPS recyceln

Defekte Fensterrahmen oder tiefgezogene Platten aus Kühlschränken oder Elektronikgehäusen bilden die Grundlage für recyceltes HIPS (High Impact Polystyrol). HIPS wird häufig als Stützstruktur beim Druck mit anderen Filamenten verwendet.

Biobasierte Materialien

• PLA

PLA Kunststoff (Polymilchsäure) ist ein Filamentmaterial, das natürliche Quellen wie Maniok, Zuckerrüben, Mais oder Zuckerrohr als Rohstoff verwendet. Es ist eines der beliebtesten Materialien für den 3D-Druck. Unter industriellen Kompostierungsbedingungen ist PLA auch biologisch abbaubar.

• PA11

Ultrasint® PA11 ist ein Forward AM Pulvermaterial. Es basiert auf einer zu 100 % erneuerbaren Biomasse – Rizinussamen. Das Öl wird aus dem Samen gewonnen, in ein Monomer umgewandelt und zu Polyamid 11 polymerisiert. Dieses PA11-Material ist eine nachhaltige Alternative zu PA12.

• Biologisch abbaubares ABS

Normalerweise ist ABS ein Kunststoff, der nicht biologisch abbaubar ist. Durch die Neuformulierung seiner chemischen Eigenschaften sind jedoch bestimmte Bakterien in der Lage, den Kunststoff zu verwerten, nachdem er entsorgt worden ist.

• PETG

Das Unternehmen Redline Filaments stellt ein industriell recyceltes” PETG aus Spritzguss-PETG-Abfällen her. Die Abfälle stammen nicht von neuem PETG und sind nicht mit potenziellen Verunreinigungen in Berührung gekommen.

Andere nachhaltige 3D-Druckmaterialien

• Holz PLA 

Ein Filament aus Holz mag seltsam klingen, aber es gibt sie tatsächlich. Mehrere Filamente haben PLA- und Holzfaseranteile. Einige bestehen bis zu 40 % aus Holz. Wenn ein Teil mit Holz PLA gedruckt wird, hat es die einzigartigen Eigenschaften, dass es nach Holz riecht und die Oberfläche etwas matt ist. Je nachdem, welche Art von Holzfasern für das Filament verwendet wird, kann das gedruckte Objekt verschiedene Farben haben, wie Weide, Kokosnuss, Zeder, Kiefer usw.

• Algen PLA

3D Printlife Algix ALGA recycelt keine alten Materialien, um nachhaltige Optionen zu schaffen, sondern wählt einen anderen Weg. Sie verwenden Algen zur Herstellung verschiedener Filamente wie PLA, ABS und Nylon. Das Produkt besteht jedoch nicht vollständig aus Algen, sondern enthält auch neues PLA. In der Regel bestehen etwa 20 % der Filamente aus Algen. Dies ist auch für aquatische Ökosysteme von Vorteil. Das schnelle Wachstum von schädlichen Algen nimmt zu und stellt ein Problem für das Ökosystem dar. Die Entwicklung von Algen erhöht den Sauerstoffgehalt und verringert die Anzahl der Fische in den Gewässern.

• Kaffee PLA

Dieses nachhaltige Filament besteht aus einer PLA-Basis in Kombination mit Kaffeeabfällen wie Kaffeesatz. Dieses Kaffee-PLA hat andere Eigenschaften als andere Filamente. Es hat eine bräunliche Farbe und ist bis zu einem gewissen Grad lichtdurchlässig. Im Vergleich zu anderen Materialien hat es auch eine andere Oberfläche, was bei der Herstellung von Teilen wie Vasen oder anderen Designobjekten von Vorteil sein kann. 

• Fischernetze

Fischernetze sind eines der größten Umweltprobleme in unseren Ozeanen, und es gibt viele Netze, die nicht mehr für ihren eigentlichen Zweck verwendet werden können. Fishy Filaments hat diese Netze verwendet und sie in Nylonfilamente umgewandelt. Da das Unternehmen versucht, auf Zusatzstoffe so weit wie möglich zu verzichten, haben die Filamente eine grüne Farbe.

In der Vergangenheit wurden beim 3D-Drucken Prototypen hergestellt, die Fehler aufwiesen, nicht mehr gültig waren oder nicht gedruckt werden konnten. Oft landeten diese Teile im Müll. Glücklicherweise gibt es jetzt eine andere Möglichkeit. Mit Hilfe von Filament-Maker-Maschinen von ProtoCycler oder Filabot müssen diese gedruckten Teile nicht mehr entsorgt werden, sondern können recycelt und zu neuem Filament für Druckaufträge verarbeitet werden. Dies hat gleich zwei praktische Nebeneffekte – Kosteneinsparungen und weniger Materialabfälle. Der Prozess des Recyclings ist denkbar einfach. Die Kunststoffabfälle, wie Flaschen oder Verpackungen, werden von der Maschine zerkleinert, bis nur noch Kunststoffgranulat übrig ist. Diese werden dann erhitzt und zu einem Filament extrudiert, das auf eine Spule gewickelt wird, damit es wiederverwendet werden kann.