MonoMat: Kaskadierter Monomaterialansatz zur automatisierten ressourceneffizienten Fertigung digitalisierter, personalisierter Anwendungen in Medizin, Sport und Lifestyle
Leichtbau und Recycling sind zwei Schlüsselthemen in Hinblick auf eine zukunftsorientierte und nachhaltige Produktentwicklung. Zur Realisierung von Leichtbaupotentialen ist die Additive Fertigung zwar grundsätzlich hervorragend geeignet, jedoch existieren noch keine zufriedenstellenden Recyclingstrategien am Ende des Produktlebenszyklus. Diese Problematik rückt insbesondere bei Konsumprodukten, die relativ kurzen Austauschintervallen unterliegen, in den Vordergrund. Das geplante Forschungsvorhaben im Bereich CO2-Einsparungen durch Ressourceneffizienz und –substitution soll diese Lücke schließen und auf industriellem Niveau aufzeigen, in welchem Maße innovative Konstruktionsprinzipien und Digital Engineering Tools in Verbindung mit den verschiedenen Prozessen der Additiven Fertigung branchenübergreifend zu Leichtbau und Materialsubstitution bei komplexen, personalisierten Anwendungen eingesetzt werden können. Um diese Ziele zu erreichen, wird ein kaskadierter Monomaterialansatz zur automatisierten ressourceneffizienten Fertigung digitalisierter, personalisierter Anwendungen in Medizin, Sport und Lifestyle entwickelt. Konstruktiv werden dabei Multimaterial-Systeme so angepasst, dass diese durch lokal heterogene Bauteileigenschaften durch ein Monomaterialsystem substituiert werden können. Verfahrenstechnisch und materialwissenschaftlich werden Strategien zur Wieder- und Weiterverwertung von Bauteil und Restpulver der Additiven Fertigung entwickelt und an konkreten Anwendungen umgesetzt und validiert. Das Treibhausgasminderungspotential des Ansatzes wird im Rahmen dieses Vorhabens auf Basis der CO2-Bilanzen der Kaskaden und der Lebenszyklusanalysen der Prototypen eine Methodik zur gesamtheitlichen Bewertung von zirkulären Materialkonzepten und Recyclingprozessen in der Additiven Fertigung entwickelt. Durch die Anwendung des Ansatzes auf konkrete Produkte steht am Ende des Forschungsvorhabens die Demonstration im Einsatz.
