3D-Druck-Vorrichtungsbau im Umweltlabor

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Im Rahmen des Projektes unterstützte die Modellfabrik 3D-Druck das Jenaer Umweltlabor Eurofins Umwelt Ost GmbH.

Die Mitarbeiter der Modellfabrik gingen der Frage nach, ob der Einsatz 3D-gedruckter Komponenten für Versuchsaufbauten möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Problemstellung

Die Eurofins Umwelt Ost GmbH in Jena ist ein Umweltlaboratorium und beschäftigt derzeit 80 Mitarbeiter. Hauptgeschäftsfelder sind neben chemischen, physikalischen und biologischen Analysen im Umweltbereich vor allem kundenspezifische Produktanalysen, zum Beispiel von Ölen, festen Brennstoffen oder mineralischen Abfällen. Des Weiteren werden Biotests und biologische Abbauversuche durchgeführt sowie Beratungs-, Ingenieur- und Forschungsleistungen angeboten.

Für die vielfältigen Laboruntersuchungen werden entsprechend der jeweiligen Anforderungen an den Analyseprozess individuelle Versuchsaufbauten konzipiert und aufgebaut. Dafür kommen Standard-Laborutensilien zum Einsatz, zum Beispiel Flaschen, Deckel, Gläser oder Vorrichtungen wie Halterungen etc., aber zum Teil auch unüblichere Teile, die kostenintensiv (im Verhältnis zur Anwendung) sind. Außerdem muss der Versuchsaufbau auf die Geometrien der Einzelteile angepasst werden.

Deshalb ist es wünschenswert einzelne Komponenten eines Versuchsaufbaus individuell zu konstruieren, das heißt in Größe und Form so zu gestalten, dass der Versuchsaufbau für die vorgesehene Anwendung insgesamt in der Handhabung und hinsichtlich der Kosten optimal herzustellen und zu nutzen ist. Eine Möglichkeit bietet hier der 3D-Druck, wobei das Unternehmen bisher weder Berührungspunkte mit dieser speziellen Fertigungstechnologie hatte, noch überhaupt die eigene Herstellung von Komponenten für ihre Versuchsaufbauten in Erwägung gezogen hat.

Zielsetzung

Anhand eines speziellen Versuchsaufbaus sollen die Möglichkeiten der Nutzung 3D-gedruckter Vorrichtungen bzw. Halterungen für Versuchsaufbauten erprobt werden. Beim Versuchsaufbau handelt es sich um die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen im Meerwasser/Sediment.

Projektbeschreibung

Für die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit von Plastik im Meerwasser/Sediment sind zwei Messwerte von Bedeutung: der Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidbildung. Dazu wird in ein dichtes Behältnis zunächst die Probe (Sediment und Meerwasser) eingefüllt und für einen bestimmten Zeitraum akklimatisiert. Im Anschluss wird eine Plastikfolie, zum Beispiel ein Bio-Müllbeutel, auf das Sediment gelegt und die Abbaubarkeit anhand der beiden Messwerte beurteilt.

Für diese und ähnliche Versuchsaufbauten soll eine flexible Lösung entwickelt werden, die zum einen das Behältnis luftdicht verschließt und gleichzeitig die Aufhängung unterschiedlicher Gefäße mit Proben ermöglicht.

Dazu werden für die Herstellung der Teile verschiedene Möglichkeiten verglichen und zwar hinsichtlich

1. ihrer fertigungstechnischen Umsetzbarkeit: Fräsen, direkter 3D-Druck und Vakuumguss (Herstellen einer Form mit Hilfe eines 3D-gedruckten Teils), wobei sowohl unterschiedliche 3D-Druck-Verfahren als auch Kombinationen der Fertigungsverfahren untersucht werden.
2. der anfallenden Kosten für unterschiedliche Stückzahlen und
3. der erforderlichen Technik und des Know-hows zur Umsetzung: Aufbereitung der 3D-Daten (Konstruktion) für die unter 1. favorisierten Verfahren zur Herstellung, Anschaffung und Handling eigener Drucktechnik, Beauftragung eines 3D-Druckdienstleisters etc.

Mehwert für KMU

Die Möglichkeit, bedarfsorientiert Laborutensilien selbst herstellen oder individuell anfertigen zu lassen bietet dem Unternehmen mehr Flexibilität bei der Konzeption und Umsetzung von Versuchsaufbauten.