Leichtes Sitzmöbel aus PP – zu 100 % recycelbar

Polypropylen (PP) ist einer der meistverwendeten Kunststoffe in der Industrie. Es lässt sich gut recyceln und besitzt gute Eigenschaften hinsichtlich Mechanik und Chemikalienbeständigkeit. Für die Additive Fertigung aber ist es aufgrund der teilkristallinen Struktur und der daraus resultierenden Schwindung beim Abkühlen eine echte Herausforderung.

Deshalb findet dieser Thermoplast bisher in der Additiven Fertigung kaum Verwendung. Die Firma PPprint, eine Ausgründung der Neue Materialien Bayreuth (NMB), hat ein PP entwickelt, das ein reproduzierbares 3D-Druckergebnis ermöglicht. Aufgrund der besonderen Modifikation eignet es sich zusätzlich bestens, eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Partikelschaum EPP bei der Verarbeitung einzugehen.

Die gute Verarbeitbarkeit des Granulat P-pellets 310 im 3D-Druck ermöglicht es, zusammen mit der bei der NMB eigens realisierten Anlagentechnik für das Large Area Additive Manufacturing (LAAM) Verfahren, den Prozess mit anderen etablierten Technologien zu vereinen. So wurde der Sitzhocker „Honey-PP“ umgesetzt, der mit dem Materialica Design & Technology Award ausgezeichnet wurde.

Der Sitzhocker „Honey PP“ ist das erste Beispiel für wirtschaftlichen 3D-Druck von großformatigen Polypropylen-Bauteilen. (Quelle: Neue Materialien Bayreuth)

Der Hocker im Bild ist bionisch inspiriert und mittels Topologieoptimierung ausgelegt. So entsteht aus der systematischen Symbiose von Bauteilstruktur und Material ein leichtes, aber stabiles Produkt. Die komplexe Form ist ausschließlich mit additiver Fertigung realisierbar. Die Beinstruktur wird direkt auf die EPP-Platte gedruckt, die bei der NMB aus losen Partikelschaumperlen durch Wasserdampf versintert wurden. Durch die Schaumstruktur weist die Sitzfläche gute Isolationseigenschaften auf, die neben der angenehmen Haptik ein warmes Sitzgefühl erzeugt. Aufgrund der Eigenschaften der P-pellets 310 kommt es im Großformat-3D-Druck während des Druckprozesses zu einer festen stoffschlüssigen Verbindung zur EPP-Platte So entsteht ein Bauteil mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen Bereichen aus nur einem einzigen Kunststoff.

Die Entwicklung hat besondere Vorteil im Hinblick auf die Nachhaltigkeit. Aufgrund des Mono-Material-Aufbaus entfallen beim Recycling aufwendige Schritte der Trennung und Sortierung. Der sortenreine PP-Verbund kann unmittelbar einer stofflichen Wiederverwertung im Polypropylen-Kreislauf zugeführt werden. Die Topologieoptimierung im additiv gefertigten Bereich bedingt, dass Material nur dort eingesetzt wird, wo es aus mechanischen Gründen erforderlich ist und das Bauteil so mit minimalem Ressourceneinsatz gefertigt werden kann. Diesem Prinzip trägt auch der Schaumstoff Rechnung: Mit einer Dichte von 40 kg/m³ besteht das umschlossene Volumen zu 95 % aus Luft. Der minimierte Materialiensatz trägt maßgeblich zur Optimierung des CO2-Footprints des Produkts bei.

Bild oben: Der Sitzhocker „Honey PP“ ist das erste Beispiel für wirtschaftlichen 3D-Druck von großformatigen Polypropylen-Bauteilen. (Bild: Neue Materialien Bayreuth)


Quellen und weitere Informationen: Pressemitteilung, Plastverarbeiter

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