Material research: Filament-Recycling
Machbarkeitsstudie mit deinem Material.
QiTech x JanTec3D

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Die Kooperation aus YouTuber und Start-Up-Gründer

Jan und Milan haben sich zu Schulzeiten kennengelernt.
Während Milan QiTech aufgebaute, hat Jan seinen eigenen Youtube-Kanal über 3D-Druck hochgezogen.

Bild von Noel Lieder, unserem Head of Sales.
Jan Wegner  & Milan v.d.Bussche
Team Materialtests

Warum wir Materialforschung anbieten?

Wir machen Recycling einfach, effizient & wirtschaftlich.
Dafür schaffen wir mit Materialforschung die Grundlage.

Zermahlung, Trocknung, Filament Extrusion, 3D-Druck & Filament Eigenschaften - Wir testen es mit unseren JARVIS Maschinen.

So können unsere Kunden datenbasiert entscheiden, wie sie Kreislaufwirtschaft bei sich vor Ort einbinden.

Bild von Noel Lieder, unserem Head of Sales.

Was wir untersuchen

Was wäre die höchste Produktionsgeschwindigkeit? (Kg/h)

Welche Eigenschaften hätte das Filament?
(Zugversuch, Temperatur-Test, Kerbschlagbiegeversuch, 3-Punkt-Biegeversuch)

Welcher Düsendurchmesser funktioniert am besten?

Wie stark muss das Filament bei der Extrusion gekühlt werden?

Auf welchen Druckern kann man das fertige Filament drucken?

Ausführlicher PDF Bericht mit Fotos & Videos!

Funktioniert die Verarbeitung zu Filament?

Wie kann das Material zerkleinert werden? Welcher Schredder ist am besten?

Welcher Durchsatz pro Stunde ist möglich?

Wie sieht das Mahlgut aus?

Muss das Material getrocknet werden? Wenn ja, wie lange, bei welcher Temperatur?

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Wer is QiTech überhaupt?

Vom Schüler Start-up aus der Garage zum internationalen Maschinenbauunternehmen.

Wir haben modulare Maschinen entwickelt, mit denen man eigenes Filament (also quasi die Tinte für 3D-Drucker) aus verschiedenen Materialien herstellen kann. Das recycelte Filament und unserer JARVIS Maschinensysteme verkaufen wir weltweit an Unternehmen und Forschungseinrichtungen.
Nebenbei forschen wir selbst kontinuierlich weiter zu Recycling-Methoden und teilen unser Know-How öffentlich mit der Community.

QiTech Recycling Workshop - Bild vor unserer Halle in Oppenheim

Wer ist JanTec überhaupt?

Jan Wegener ist ein leidenschaftlicher Maker und Experte im Bereich des 3D-Drucks. Zu Schülerzeiten startete er seinen eigenen YouTube-Kanal, auf dem er verschiedene 3D-Drucker vorstellt und Analysen von Filamenten durchführt.

Seine Expertise in der Erstellung von Testreihen und Testgeräten hat er während eines Praktikums bei Deutschlands größtem 3D-Druck-YouTuber "CNC Kitchen" erworben.

Jan Wegener ist bestrebt, innovative Wege im Bereich der additiven Fertigung zu beschreiten.

Unser Team bei QiTech auf dem Dach unser alten Halle

Bekannt aus:

Erster Teil - QiTech

Herstellung von Filament: Von Plastikabfällen oder Testgranulaten bis zum fertigen 3D-Druck-Filament.

Bild von dem JARVIS Pro Extruder - Ideal für Bildungseinrichtungen und Labore
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Bild von dem JARVIS Pro Extruder - Ideal für Bildungseinrichtungen und Labore

Trocknen

Trocknen entscheidet über Glück oder Unglück bei der Filament Extrusion - Deshalb haben wir diesem Thema sogar schon einige Videos und How-To's auf unserem Academy-Bereich gewidmet. Mit dem Digicolour Hightech Trockner haben wir nicht nur konstante Trocknung, sondern auch eine vollständige digitale Datenaufzeichnung, damit wir die perfekte Trocknungszeit, Temperatur und Taupunkt ermitteln können.

Milan von dem Bussche bei der Benutzung unseres hochleistungs Schredders

Plastik schreddern

Mit dem JARVIS Shredder & JARVIS Pro Shredder haben wir zwei leistungsstarke Mühlen für hochwertiges & gleichmäßiges Granulat vorort. Die Strommessung ermöglicht die Aufstellung einer Energie- und Kostenbilanz am Ende der Versuchsreihen.

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Bild von unserem hochleistungs Schredders für Filamentgranulat
Bild von dem JARVIS Pro Extruder - Ideal für Bildungseinrichtungen und Labore
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Bild von dem JARVIS Pro Extruder - Ideal für Bildungseinrichtungen und Labore

Granulat extrudieren

In unserem JARVIS Extruder haben wir unsere gesamte Erfahrung in der Plastikverarbeitung der letzten Jahre vereint. Besonderheiten sind vor allem der Drucksensor und die Cloud-Anbindung, durch die wir alle Temperaturen als Verlauf anzeigen und für den Bericht als .csv exportieren können - So können wir noch bessere Auswertungen und Ergebnisse liefern.

Bild von dem JARVIS Airpath in der Benutzung zum Kühlen von Filament

Filament kühlen

Der JARVIS Airpath ist unsere einfach zu bedienende Kühleinheit, die eine gleichmäßige Temperatur des Filaments zum Aufspulen gewährleistet. Diese Temperatur ist sehr wichtig: Zu heißes Filament kann auf der Spule zusammenkleben und zu kaltes lässt sich ggf. nicht mehr genug biegen, um eng anzuliegen.

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Bild von dem JARVIS Airpath in der Benutzung zum Kühlen von Filament
Bild von unser JARVIS Laser-DRE zum Messen vom genauen Filamentdurchmessers
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Bild von unser JARVIS Laser-DRE zum Messen vom genauen Filamentdurchmessers

Durchmesser messen

Die JARVIS DRE ist unsere Lösung zur Überwachung des Filamentdurchmessers während der Produktion. Durch unsere Software können wir die Werte als Verlauf anzeigen lassen und für den Bericht als .csv exportieren.

Bild vom JARVIS Winder - Unser Spool-Einheit zum Aufwickeln oder Umspulen von 3D-Druck Filament

Filament auf Spulen wickeln

Der wichtigste Parameter für perfektes Filament ist die Abzugsgeschwindigkeit. Wir finden die maximale Produktionsgeschwindigkeit mit guter Qualität heraus. Außerdem testen wir auf Wunsch mit unserem JARVIS Winder auch die Spulen, welche ihr selber später im Kreislauf führen wollt.

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Bild vom JARVIS Winder - Unser Spool-Einheit zum Aufwickeln oder Umspulen von 3D-Druck Filament

Zweiter Teil - JanTec

Professionelle Filamentanalyse

Um zu ermitteln, inwiefern die Bauteile aus den recycelten Materialien später belastet werden können und welchen Einfluss der Recyclingprozess auf die mechanischen Eigenschaften hat, wurden verschiedene Versuche unter gleichbleibenden Bedingungen durchgeführt.

Auf wunsch können wir in einzelnen Felder auch vertieft testen.

Unser Filamentanalyse-Programm:
Tabelle von den typischen Kuststoffarten und Recyclingsymbolen

Zugversuch

Mit einem Zugversuch lässt sich die Festigkeit der Kunststoffe untersuchen. Sie ist von entscheidender Bedeutung, um die Leistungsfähigkeit von Kunststoffen in Anwendungen zu bewerten, die Zugbelastungen ausgesetzt sind.

Für diesen Zweck wurde ein manueller Kurbelprüfstand mit einer Wägezelle ausgestattet, um die auf die Probe ausgeübte Zugkraft in Newton messen zu können. Die Messung erfolgt über einen HX711 Signalverstärker. Die  gemessene Zugkraft über die Zeit wird aufgezeichnet. Am Hochpunkt dieser Kurve lässt sich die maximale Zugkraft bis zum Bruch ablesen.

Geteilt durch die Bruchfläche der verwendeten Probe ergibt sich die Zugfestigkeit in MPa. Wir führen den Versuch in XY und Z Richtung durch.

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Tabelle von den typischen Kuststoffarten und Recyclingsymbolen
Bild von Plastikmüll in Deutschland... Was passiert mit unserem Müll?
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Bild von Plastikmüll in Deutschland... Was passiert mit unserem Müll?

Zugfestigkeit

Ein Kerbschlagbiegeversuch dient dazu, die Zähigkeit und Schlagfestigkeit eines Materials zu bewerten. Dafür wird eine gekerbte Probe mit einer plötzlichen Schlagbelastung zertrennt.

Im verwendeten Aufbau pendelt ein Hammer und zerschlägt dabei die eingespannte Probe. Dadurch wird ein Teil der potenziellen Energie des Hammers absorbiert.
 
Die daraus berechenbare Energie ergibt geteilt durch die Bruchfläche der Probe die Schlagzähigkeit in MPa. 

Bild von einem Sortierungsroboter für Plasitkmüll

3 Punkt Biege Versuch

Mit einem 3-Punkt-Biegeversuch lässt sich die Steifigkeit, in anderen Worten also die Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastungen, der Materialien untersuchen. Als vergleichbare Größe gilt hier der Biegemodul in MPa. Umso höher dieser Wert, desto geringer die Verformbarkeit.

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Bild von einem Sortierungsroboter für Plasitkmüll
Was sind die typischen Schwierigkeiten beim Recycling aus unserer Sicht
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Was sind die typischen Schwierigkeiten beim Recycling aus unserer Sicht

Temperatur-Test

Da es sich bei den Kunststoffen um Thermoplasten handelt, fangen diese bei höheren Temperaturen an, weich zu werden, bis sie schließlich - wie auch während des 3D-Druckens und dem Recycling - schmelzen.

Gerade bei Bauteilen, die in wärmeren Umgebungen, wie im Freien oder in der Nähe elektronischer Bauteile zum Einsatz kommen, ist es wichtig zu wissen, ab welcher Temperatur sie weich werden und ihre Form verändern können.

Was kommt am Ende raus?

Wir liefern alle Daten, um zu entscheiden:
Ergibt es Sinn, diesen Kunststoff zu Filament zu verarbeiten und im Kreislaufprozess zu führen?

2-6 Kilo Filament
PDF mit allen Parametern der Extrusion und Trocknung
PDF mit den wichtigsten eigenschaften des Filaments
Fotos und Videos von den gesamten Recyclingprozess

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Team Materialtests
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