Erhöhung der Rohstoffeffizienz durch Nutzung von Reststoffströmen aus dem Senkerodieren für Prozesse der Additiven Fertigung

Dazu wurde eine Prozessstrategie zur Extraktion der Partikel entwickelt. Die erzeugten Pulverfraktionen wurden charakterisiert und auf ihre AM-Tauglichkeit geprüft. Auch ökologische und abfallwirtschaftliche Aspekte wurden bilanziert. Das recycelte Pulver wurde mikrostrukturell und mechanisch untersucht. Da reines Rezyklat nicht immer zufriedenstellende Ergebnisse lieferte, wurden auch Pulvermischungen betrachtet.

Dabei wurden folgende Erkenntnisse gewonnen:

Verfügbarkeit & Aufbereitung: Erodierschlämme stehen ausreichend zur Verfügung, vor allem vom Beckenboden. Diese wurden erfolgreich durch Filtration, Waschung (mit Aceton) und Zentrifugation aufbereitet. Für größere Mengen eignen sich Kerzenfilter oder Filterpressen.

Pulverqualität: Die erzeugten Partikelfraktionen erfüllen alle Anforderungen an AM-Pulver (z. B. Größe, Fließverhalten) und können diesem sogar überlegen sein.

Chemische Zusammensetzung: Die Partikel ähneln kommerziellem Pulver, enthalten aber durch das Dielektrikum deutlich mehr Kohlenstoff (10–15-mal höher).

Verarbeitung: Das Material konnte erfolgreich in AM-Verfahren wie Binder Jetting, Direct Energy Deposition (DED) und Resistance Heating Sintering (RHS) verarbeitet werden. DED zeigte besonders hohe Härte, RHS lieferte nahezu dichte Bauteile mit guten mechanischen Eigenschaften jedoch begrenzter Duktilität.

Druck- & Sinterprozesse: Im Binder Jetting konnten stabile Bauteile gedruckt werden. Das Sintern ist jedoch komplex und führte nicht zu vollständiger Dichte, dafür aber zu erhöhter Härte.

Ökologische & wirtschaftliche Bewertung: Die Bilanzierung einer Aufbereitungsanlage zeigt, dass dieses Verfahren wirtschaftlich ist. Das Rezyklat verbraucht nur etwa halb so viel Energie wie kommerzielles Pulver und reduziert CO₂-Emissionen um 33–50 %.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 03/21 bis 12/24 an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (Agricolastr. 1, 09596 Freiberg, Tel.: 03731/39-2916) unter der Leitung von Prof. Dr. Urs Peuker (Leiter der Forschungseinrichtung: Prof. Dr. Urs Peuker) und der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung (Agricolastr. 1, 09596 Freiberg, Tel.:03731/393066) unter der Leitung von Prof. Dr. Henning Zeidler (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. Matthias Kröger) und dem Beckmann-Institut für Technologieentwicklung e.V. (Annaberger Str. 73, 09111 Chemnitz, Tel.: 03731/531-37581 unter der Leitung von Falko Böttger-Hiller (Leiter der Forschungseinrichtung  Dr. Falko Böttger-Hiller)