BioFoamPrint

Nach heutiger Erkenntnis gehören Ökologie und Ökonomie zusammen. Die effiziente um-weltschonende Nutzung von natürlichen erneuerbaren Rohstoffen wird eine Schüsselkompetenz zukünftiger Gesellschaften sein. Nur die Unabhängigkeit von Versorgungsunsicherheiten, Ressourcenknappheit sowie hohen und stark fluktuierenden Preisen bei Rohstoffen kann die Grundlage für eine langfristig stabile wirtschaftliche und auch soziale Entwicklung sein. 

Das Projektziel ist die additive Herstellung von Mustern formstabiler geschäumter Körper, bspw. auf Basis von Maisstärke, die als Umverpackung und Füll- bzw. Polstermaterial zugleich fungieren. Diese Schaumkörper werden hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeit als Verpackungsmaterial praxisnah geprüft. Zusätzlich werden Verfahren und Material einer Life-Cycle-Analyse unterzogen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein neuartiges additives Fertigungsverfahren entwickelt, das die Fertigung passgenauer produktindividueller Verpackungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe ermöglicht. In Bezug auf die förderpolitischen Hauptzielsetzungen des Förderprogramms „Nachwachsende Rohstoffe“ wird damit die Entwicklung eines innovativen, international wettbewerbsfähigen biobasierten Produkts und dessen Herstellungsverfahrens vorangetrieben. Mit der Entwicklung des Bioschaumdruckverfahrens geht zugleich eine effiziente und umweltschonende Ressourcennutzung einher. Zum einen entfallen bei der neuentwickelten Verpackungstechnologie der Einsatz von petrochemischen Kunststoffen sowie der material- und energieintensive Formenbau bei Formteilen. Zum anderen wird durch eine passgenaue produktindividuelle Verpackungslösung eine Optimierung der Ladekapazitäten von Transporteinheiten sowie eine Minimierung des Verpackungsgewichts erzielt. Dies hat letztendlich einen geringeren spezifischen Transportenergiebedarf und folglich eine weitere Reduzierung von klimaschädlichen Treibhausgasen (z. B. CO2) zur Folge.

Im Verlauf des Vorhabens wird am Fachgebiet Maschinenelemente eine Prototypenanlage zur Produktion von Verpackungsmustern, deren Größendimensionen (x-, y-, z-Koordinate) im Bereich von bis zu 120 cm liegen sollen, im Technikumsmaßstab entwickelt, ausgelegt und in einer Technikumshalle der TU Dortmund in Betrieb genommen. In diesem Zusammenhang müssen eine entsprechende Kinematik sowie die Werkzeuggeometrie zur Materialaufbringung entwickelt werden. Auch muss die Thematik einer möglicherweise erforderlichen Nachbehandlung, bspw. zum Schutz vor Feuchtigkeitseinflüssen, Berücksichtigung finden. Die geometrischen Informationen der Muster und Testverpackungen werden im Rahmen des Projekts in Form von CAD-Dateien (z. B. STL-Dateiformat) verarbeitet. Diese Dateien stellen im Allgemeinen ein Negativabbild des zu schützenden Produkts dar und können leicht aus Konstruktionsdateien generiert werden.