Kreislaufwirtschaft und Lebenszyklusdenken
Im Rahmen der Kreislaufwirtschaft und des Lebenszyklusdenkens wird untersucht, in welchem Umfang industrielle Nebenprodukte wie Erodierschlamm aus dem Werkzeug- und Formenbau, Holzmehl oder auch Papierfaserstaub aus der Kartonageproduktion als alternative Rohstoffquellen für die additive Fertigung von Bauteilen genutzt werden können.
Wesentliche Arbeitspakete umfassen die detaillierteMaterialcharakterisierung sowie die gezielte Aufbereitung zur Herstellung funktionaler, druckfähiger Materialien, beispielsweise durch Trocknung, chemische Analyse, Siebung und Klassieren. Durch Verbindung mit modernsten AF-Technologien wie Mehrtinten-Binder Jetting (BJT), Directed Energy Deposition (DED-LB/M) und großvolumige Materialextrusion (MEX-CRB) kann eine effiziente, funktionelle Ausnutzung der spezifischen Eigenschaften der Materialien erreicht werden. Darüber hinaus erfolgt eine systematische Bewertung der stofflichen Substitutionseffekte mit Fokus auf Abfallreduktion, Rohstoffeffizienz und Minimierung des ökologischen Fußabdrucks.
Nachhaltige Materialien: Additive Fertigung mit nachwachsenden, biobasierten Werkstoffen
Die Entwicklung biobasierter Materialien für die additive Fertigung leistet einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen. Im Mittelpunkt der Forschung stehen dabei druckfähige Pasten, Filamente und Pulver aus nachwachsenden Rohstoffen wie Lignin, Cellulose, aber auch landwirtschaftlichen und industriellen Reststoffen wie Miscanthusfasern, Holzspänen und Walnussschalen. Untersucht werden sowohl ihre rheologischen und mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf die Eignung für spezifische AM-Prozessketten wie Materialextrusion (MEX) und Binder Jetting (BJT), als auch gezielte Materialmodifikationen – wie chemische Funktionalisierungen oder Faserverstärkungen – zur Verbesserung von Verarbeitbarkeit, Stabilität und Langzeitbeständigkeit. Ergänzend rücken umweltrelevante Aspekte in den Fokus, darunter biologische Abbaubarkeit, ökologischer Fußabdruck während der Verarbeitung sowie das Substitutionspotenzial gegenüber petrochemisch basierten Werkstoffsystemen.
Metallpulver-Recycling
Die Wiederaufbereitung metallischer Abfälle (Restpulver), insbesondere im Rahmen pulverbasierter Laserschmelzverfahren (DED-LB/M), spielt eine zentrale Rolle für Ressourceneffizienz und die Reduktion von Materialkosten. Im Fokus stehen die Rezyklierbarkeit und Wiederqualifizierung gebrauchter Pulverfraktionen unter Berücksichtigung von Partikelmorphologie, Fließverhalten und chemischer Stabilität, hinsichtlich ihres Sauerstoff- und Wasserstoffgehalts. Zudem wird der Einfluss unterschiedlicher Rezyklatanteile (stoffliche Zusammensetzung, Partikelzustand und -verteilung) auf Prozessstabilität, Schichtbildung und die resultierenden Bauteileigenschaften untersucht. Ergänzend rückt die Entwicklung energie- und prozesseffizienter Regenerationsmethoden, darunter Siebung sowie chemische und thermische Behandlungen in den Vordergrund.
