Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften 3D-Druck mit Zukunft
Sandhelden GmbH & Co. KG
Dass der additiven Fertigung keine Grenzen gesetzt sind, davon ist das Team des Jungunternehmens Sandhelden GmbH & Co. KG aus Gersthofen schon lange überzeugt. Sie erschaffen im 3D-Drucker einzigartige Design-Produkte. Und das nachhaltig aus dem Werkstoff Sand. Mit ihrem neuesten Entwicklungsvorhaben will Sandhelden noch weiter vorausgehen: Künftig soll mit recyceltem Kunststoff aus den Meeren gedruckt werden.
Designer-Waschbecken oder individualisierte Badewannen aus dem 3D-Drucker. Das ist schon lange keine Zukunftsvision mehr. Wenn die Ausstattung dann noch aus Sand hergestellt wird, ist das zweifelsohne eine Revolution im Sanitärbereich. Diese außergewöhnliche Geschäftsidee hatte Laurens Faure, Gründer und Geschäftsführer der Sandhelden GmbH & Co. KG, und entwickelte dafür ein eigenes Herstellungsverfahren. Zu Beginn spezialisierte sich das Startup auf die Herstellung luxuriöser Badausstattung und Einrichtungsgegenstände. Mittlerweile bietet Sandhelden im Rahmen der Kreativmanufaktur ihre Leistungen auch für externe Designer an. Mit ihrem Verfahren wollen die Gründer den Design-Markt revolutionieren, indem sie innovative und nachhaltige Materialien anbieten. Ihr nächstes Ziel: Plastikmüll aus den Meeren als Rohstoff für neue Produkte verwenden.
Innovativ und nachhaltig: 3D-Druck mit Sand
Quarzsand als Rohmaterial ist ein nicht nur natürlicher, sondern auch weit verbreiteter Rohstoff, der durch den Abbau von Locker-Sedimenten gewonnen wird. Da beim 3D-Druck herkömmlich Kunststoff zum Einsatz kommt, bietet Sand eine nachhaltige Alternative. Es ist seine herausragende Charakteristik, die den Werkstoff geradezu ideal macht: Sand kann in jede beliebige Form gebracht werden, speichert Wärme und ist gleichzeitig nach der Verarbeitung mit hohem Druck belastbar. Fasziniert von diesen Eigenschaften, entwickelte Sandhelden ein eigenes, patentiertes Verfahren, um ihre Produkte aus Sand im 3D-Drucker herzustellen. Ihr wichtigster Entwicklungspartner war der 3D-Drucker-Hersteller ExOne aus Gersthofen, der auf 3D-Sanddruck spezialisiert ist und innovative Ideen unterstützt. So verschlug es die Lübecker Jungunternehmer 2018 an den Kompetenzstandort Augsburg. Denn hier ballen sich nicht nur zahlreiche führende Unternehmen wie ExOne oder voxeljet, auch innovative Forschungseinrichtungen wie das Additive Manufacturing Lab am Fraunhofer Institut IGCV und das neue Multimaterialzentrum befinden sich vor Ort.
Schicht für Schicht: Mit patentiertem Verfahren zum gewünschten Produkt
Das einzigartige Herstellungsverfahren von Sandhelden basiert auf der sogenannten Binder Jetting-Technologie. Dabei wird pulverförmiges Material in einem Schichtverfahren durch ein flüssiges Bindemittel verklebt und stabilisiert. Ursprünglich wurden mit dieser Technologie Negativformen produziert. Sandhelden erstellt nun Positivmodelle, die dann das Endprodukt für die Kunden darstellen. In verschiedenen Produktionsschritten können so bis zu vier Meter lange Körper gedruckt werden.
Zu Beginn liefert der Kunde einen digitalen Entwurf in Form einer 3D-Druckdatei. Anschließend wird der Entwurf in professionellen 3D-Industriedruckern umgesetzt. Dabei wird mit Hilfe von Hochpräzisionsdüsen schichtweise Sand und Binder aufgetragen, was dann zur Verklebung führt. Im Gegensatz zu anderen Druckverfahren kann bei diesem Herstellungsschritt auf hohe Temperaturen verzichtet werden, da das Bindemittel bei Raumtemperatur aushärtet. Der Energiebedarf ist daher geringer. Damit nach der anschließenden Freilegung des Produkts kein Sandkorn auf der Oberfläche zurückbleibt, wird der Rohling mit Luftdruck gereinigt. Wenn es sich um ein Sanitärprodukt handelt, ist die Beschichtung der letzte Produktionsschritt. Sandhelden hat auch hier ein eigenes Beschichtungsverfahren entwickelt, das für eine widerstandsfähige und kratzfeste Oberfläche sorgt. Alle genutzten Werkstoffe und Materialien sind TÜV-geprüft und gewährleisten damit beste Qualität. Mit dem entwickelten Verfahren kann Sandhelden bis zu 60 Waschbecken innerhalb von 24 Stunden drucken.
Nächster Schritt: Recyceln von Plastikmüll aus den Weltmeeren
Künftig möchte das Unternehmen sein Portfolio um weitere nachhaltige Materialien ausbauen. Denn in der Theorie lässt das Verfahren alle pulverförmigen Werkstoffe zur Verarbeitung zu. Um den Umweltschutz voranzutreiben und das Plastikproblem in den Meeren anzugehen, entstand eine zukunftsträchtige Idee: Das Jungunternehmen möchte Plastikabfälle als Rohstoff wiederverwenden, um daraus neue Produkte herzustellen. Dafür muss das gesammelte Plastik, das von Unterhändlern bezogen wird, auf eine Korngröße von etwa 0,18 Millimeter erst zerkleinert, um dann anschließend im 3D-Druckverfahren verarbeitet werden zu können. Jedes gedruckte Produkt kann schließlich wieder aufbereitet werden, indem es erneut zerkleinert wird. Der Materialkreislauf ist somit geschlossen. „Wir sehen nachhaltiges Wirtschaften als Notwendigkeit und Pflicht an. Nur so kreieren wir eine Zukunft, in der ökologische, ökonomische und soziale Belange ausgewogen und im richtigen Verhältnis koexistieren können“, so das Team von Sandhelden.