MULTITRENN | Recycling von Pulverwerkstoffen beim Multimaterial-LBM

Wiederaufbereitung des Rohmaterials für kosteneffiziente Multimaterialfertigung

Das für die Zukunft der additiven Multimaterialfertigung maßgebende Technologieprojekt MULTITRENN befasste sich mit dem Recycling der Pulverwerkstoffe beim Multimaterial-Laserstrahlschmelzprozess (LBM-Prozess). Ziel war es, nicht verfestigtes Metallpulver nach dem Bauprozess aufzubereiten, um es für weitere Baujobs wiederverwenden zu können. Denn im Gegensatz zur Verarbeitung von nur einem Pulverwerkstoff vermischen sich die Metallpulver bei der Multimaterialfertigung zu einem gewissen Grad und müssen möglichst sortenrein getrennt werden. Partikelgrößen von weniger als 100 µm und die große Ähnlichkeit der verwendeten Werkstoffe verhindern dabei die direkte Anwendung von Sortierverfahren aus der Recyclingindustrie.

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
© StMWi

Ausgewählte Sortierverfahren: ferromagnetische Sortierung und Sieben

Eine Auswahl relevanter Sortierprinzipien liegt seit Ende 2019 vor, darunter unter anderem Flotation, Gravitationsverfahren wie beispielsweise Sedimentation, Schwertrübetrennung, Sieben, Sichten und ferromagnetische Sortierverfahren. Ausgewählte Verfahren wurden zudem in eigens konzipierten Probeständen eingehend untersucht und weiterentwickelt. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang die ferromagnetische Sortierung und das Sieben zu nennen.

Multimaterial Pulverbett nach dem LBM-Prozess, bestehend aus einer Pulvermischung zwischen Werkzeugstahl und einer Kupferlegierung
© Fraunhofer IGCV
Multimaterial Pulverbett nach dem LBM-Prozess, bestehend aus einer Pulvermischung zwischen Werkzeugstahl und einer Kupferlegierung
 Manuelles Trennen von Werkzeugstahl und der Kupferlegierung mittels Magnetstab
© Fraunhofer IGCV
Manuelles Trennen von Werkzeugstahl und der Kupferlegierung mittels Magnetstab

Umsetzung der Sortierverfahren in der Industrie senkt hohe Materialkosten

Die Erkenntnisse aus dem Projekt MULTITRENN zur magnetischen Wiederaufbereitung vermischter Pulver konnten in einem Parallelvorhaben zu einer industrietauglichen Lösung weiterentwickelt und damit auch validiert werden. Industrieanwender nehmen die Empfehlungen zur Aufbereitung und Wiederverwendung des Pulverwerkstoffes dankbar an, denn die Materialkosten der Additiven Fertigung sind hoch. Des Weiteren konnte die Siebsortierung, basierend auf Erkenntnissen des Projekts MULTITRENN, in Form eines industrietauglichen Prototyps umgesetzt werden, welcher Anwendern ab sofort zur Verfügung steht. Die beiden umgesetzten Lösungen liefern Pulverdurchsätze und -reinheiten, wie sie bei kontinuierlichen Fertigungsprozessen und einer qualitätsgesicherten Produktion gefordert werden.

Neben der technischen Erprobung und Umsetzung relevanter Sortierverfahren, wurde zudem eine Auswahl- und Bewertungsmethodik entwickelt. Neben der technischen Anwendbarkeit, fließt dabei insbesondere die Wirtschaftlichkeit der gesamten Pulverprozesskette ein, um die für den Anwendungsfall optimalen Sortierverfahren auszuwählen. Das Projekt MULTITRENN trägt somit signifikant zur Wirtschaftlichkeit der additiven Multimaterialverarbeitung bei und ermöglicht Vorreitern und frühen Anwendern erst die kommerzielle Umsetzung dieser neuen Technologien.

Zusammenarbeit

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Branchenlösungen

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  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Automotive und Nutzfahrzeuge

 

Kompetenzen

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Referenzprojekte

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