Kunststoffrecycling
Polypropylen aus Post-Consumer-Abfällen: Fraunhofer-Forscher haben Kunststoffabfälle für den 3D-Druck nutzbar gemacht. Erste Bauteile sind bereits gedruckt.
Vom Plastikmüll zum 3D-Druck
Jährlich landen bundesweit rund 5,6 Millionen Tonnen Kunststoffverpackungen im Hausmüll – weniger als ein Drittel davon kann bisher recycelt werden. Gemeinsam mit der Hochschule Bremen will das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM aus den Post-Consumer-Abfällen nun hochwertige Produkte aus dem 3D-Drucker machen. „Da die Abfälle als Rezyklat im 3D-Druck zum Einsatz kommen sollen, müssen sie, etwa hinsichtlich ihrer Reinheit, Form und Größe, besonders hohe Anforderungen erfüllen“, erklärt Dirk Godlinski, Projektleiter in der Arbeitsgruppe Composite Technology am Fraunhofer IFAM.
Als Ausgangsmaterial diente Polypropylen aus einer Sortieranlage für Leichtverpackungen. Um die erforderliche Reinheit zu erreichen, wurde der Kunststoff zunächst gewaschen und im Schwimm-Sink-Verfahren von unerwünschten Materialien befreit. Verbleibende Fremdkunststoffe wurden mittels Nah-Infrarot-Technologie identifiziert und entfernt. Anschließend erfolgte eine erneute Zerkleinerung auf die für die Compoundierung geeignete Korngröße sowie eine Trocknung. So konnten Reinheiten von über 99,8 Prozent erreicht werden.
Erste Bauteile bereits gedruckt
Das aufbereitete Material wurde anschließend vom Fraunhofer IFAM übernommen. „Im Projekt haben wir aus den aufbereiteten Abfällen homogenes Polypropylen produziert“, so Godlinski. „Dabei handelt es sich um einen vielfältig einsetzbaren Kunststoff, der langlebig, bruchfest und relativ flexibel ist.“ Dazu wurden die Polypropylen-Rezyklatflakes in einem Industrieextruder des Fraunhofer IFAM bei über 200 Grad zu einem festen Kunststoffstrang extrudiert.
„Das Know-how besteht darin, entlang des Herstellungsprozesses jeweils die diversen mechanischen Schnecken, Temperaturen, Drücke und Geschwindigkeiten exakt so einzustellen, dass am Ende homogenes Polypropylen entsteht“, erklärt Godlinski. Für die Weiterverarbeitung im 3D-Druck müsse der Durchmesser des etwa zwei Millimeter dicken, grauen Kunststoffstrangs über die gesamte Länge hinweg rund und konstant und die Oberfläche glatt sein.
Das Projekt war erfolgreich: Der Kunststoffstrang konnte direkt als Filament im 3D-Drucker eingesetzt werden. Erste Bauteile wie Kappen hat das Team des Fraunhofer IFAM bereits gedruckt. Nach Abschluss der Machbarkeitsstudie optimieren die Forschenden nun den Produktionsprozess weiter.
Bauteile für die Luftfahrt?
Auch für Folgeprojekte sehen sie Potenzial: Laut Godlinski könnten die Recyclingkunststoffe bei der Compoundierung durch Additive wie Glasfasern weiter veredelt werden. Selbst besonders hochwertige Bauteile für die Luftfahrt- oder Automobilindustrie wären so in Zukunft denkbar.
