Recycling van aluminium spanen tot feedstock voor de MMD printtechnologie van Valcun biedt perspectief. Je kunt er goed mee 3D printen. De milieu impact kan hiermee met 52% verminderd worden. Het vergt wel een tussenstap om van de spanen draad te maken en tot 100% gerecycleerd aluminium te komen. En daar zit nog een probleem.
Een en ander blijkt uit een wetenschappelijk artikel gepubliceerd in Elservier Sustainable Materials and Technologies. Hierin worden de resultaten beschreven van een Vlaioproject, uitgevoerd door Materialise, ZiggZagg, Eastman, de universiteiten van Gent en Leuven en de Belgische 3D printerfabrikant Valcun.
Spanen worden via wrijvingslassen tot 100% gerecycleerd aluminium draad gevormd
Aluminium spanen lastig te recyclen
Aluminium spanen zijn eigenlijk helemaal niet zo aantrekkelijk om te recyclen als je denkt. Dat komt doordat ze een relatief groot oppervlak hebben ten opzichte van hun volume. Dat leidt tot een hogere concentraties oxides. Daarnaast gaat 15-32% verloren als gevolg van slakvorming. Om dit te vermijden moet men speciale voorzorgsmaatregelen nemen of goed afgestelde ovens gebruiken. In het Belgische onderzoeksproject is onderzocht of de combinatie van Wrijvingslassen (FSW) en 3D printen hier soelaas biedt. Met Wrijvingslassen zijn de aluminium spanen omgezet in draad die weer als feedstock voor de Molten Metal Deposition printtechnologie van Valcun wordt ingezet.
Hardheid na het printen hoger
De onderzoekers stellen vast dat de aluminium draad die ontstaat als men met FSW de spanen recycleert, bros is, snel breekt en inconsistente eigenschappen hebben. Deze belemmeren echter niet het gebruik van deze draad in de Minerva 3D printer van de Belgische startup. Sterker nog: het onderzoek laat zien dat de hardheid zelfs hoger is dan van het oorspronkelijke aluminium:
De microstructuur van het materiaal suggereert anisotrope effecten met een hogere verwachte sterkte in de richting van de print, maar zolang de geïntroduceerde insluitsels de materiaalsterkte niet verlagen tot onder de grenzen van de treksterkte die tijdens het printen door de tussenlaagverbinding aan het onderdeel wordt opgelegd, kunnen onderdelen als gelijkwaardig worden beschouwd, zo schrijven de onderzoekers.
Milieu impact
Een levenscyclusanalyse tijdens het onderzoek heeft aangetoond dat de milieu-impact voor de productie van grondstoffen voor MMD tot een vermindering leidt van 6 kg CO2-equivalent uitstoot per kg aluminiumspanen die tot draad verwerkt wordt.
Te korte draad, daar zit de belemmering
Daarmee ligt nog niet de weg vrij om te zeggen dat de MMD printtechnologie een goede oplossing is voor recycling van aluminium spanen. Het MMD proces heeft namelijk langere draad nodig dan momenteel gemaakt kan worden. Volgens Jan de Pauw, CTO van Valcun en co-auteur van het artikel, zijn verschillende onderzoeksgroepen en bedrijven bezig met dit probleem.
