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Universität Bayreuth, Pressemitteilung Nr. 011/2025 vom 03.02.2025

Nachhaltiger 3D-Druck mit Polyurethan

Forschende wollen die Verwendung von recyclebarem thermoplastischen Polyurethan (TPU) im 3D-Druck untersuchen. TPU soll hierbei die bisher in Gitterstrukturen eingesetzten Harzmaterialien ersetzen. Der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth ist an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt DynLatt mit mittelständischen Unternehmen beteiligt. 

Die Projektstruktur orientiert sich an der Wertschöpfungskette, beginnt mit der Materialmodifikation und betrachtet die konstruktions- und prozesstechnische Optimierung der Gitterstrukturbauteile bis hin zur Fertigung und Validierung eines Demonstrators. Der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD übernimmt in dieser Wertschöpfungskette die Verknüpfung von Konstruktions- und Simulationsumgebung sowie die Prognose der dynamischen Belastung bzw. Lebensdauer.

Durch die Industrialisierung der additiven Fertigung kommen zunehmend Produkte wie zum Beispiel Rucksackteile oder Helme auf den Markt, bei denen die konstruktiven Freiheitsgrade des 3D-Drucks genutzt werden. 3D-Druck gibt Produzenten durch die schichtweise Herstellung besondere Gestaltungsmöglichkeiten. Dadurch können Alleinstellungsmerkmale wie beispielsweise verbesserte Dämpfungseigenschaften realisiert werden. Mittlerweile werden hierfür vermehrt dreidimensionale Gitterstrukturen (engl. lattice) verwendet. Hauptziel des Verbundprojekts DynLatt ist ein nachhaltiger Umgang mit Materialien in der additiven Fertigung durch die Verwendung von recyclebarem thermoplastischen Polyurethan (TPU) statt der gewöhnlich verwendeten Harzmaterialien für die Serienproduktion von Bauteilen mit hochelastischen Gitterstrukturen. Das Forschungsprojekt wird über die Fördermaßnahme „KMU-innovativ“ des BMBF mit insgesamt etwa 1,9 Mio. Euro über 36 Monate gefördert; davon gehen circa 424.000 Euro an die Universität Bayreuth.

„TPU ist ideal für Anwendungen, die wiederholte Biegung oder Kompression erfordern, beispielsweise in den Bereichen Automobil, Transport oder Medizin. Mit dem 3D-Druck erhält TPU neue, spannende Gestaltungsmöglichkeiten über traditionelle Fertigungsprozesse hinaus“, sagt Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel, Dekan der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der Universität Bayreuth und Projektleiter für DynLatt am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD.

Das Team des Lehrstuhls für Konstruktionslehre und CAD widmet sich im Verbundprojekt zum einen der Weiterentwicklung von Simulations- und Optimierungsstrategien für Gitterstrukturen. Zum anderen werden effiziente Modelle erforscht und erprobt, die eine Abschätzung bzw. Prognose des dynamischen Verhaltens und der Lebensdauer der Gitterstrukturen erlauben. Weitere an DynLatt beteiligte Partner sind AM POLYMERS GmbH, SQlab GmbH, rpm – rapid product manufacturing GmbH sowie SKZ – KFE gGmbH. Mit ihnen entwickelt der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD ein innovatives, recyclefähiges Produkt über die additive Fertigung mit TPU. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend auf weitere Anwendungsbeispiele unter anderem bei den assoziierten Partnern AM Solutions GmbH, LuxYours GmbH und Jack Wolfskin GmbH übertragen werden.

Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel

Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel

Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD

Telefon: 0921 / 55-7194
E-Mail: stephan.tremmel@uni-bayreuth.de

Theresa Hübner

Theresa Hübner

Stellv. Pressesprecherin
Universität Bayreuth

Tel.: +49 (0) 921 / 55-5357
E-Mail: theresa.huebner@uni-bayreuth.de