Aus Flaschen wird Filament

Für mein Abschlussprojekt als Fachinformatiker für Systemintegration habe ich aus den Teilen eines alten 3D-Druckers eine Maschine gebaut, die gebrauchte PET-Flaschen in Filament für den 3D-Druck verwandelt.

Die Idee

PET-Flaschen landen viel zu oft nicht im Recycling, sondern in der Natur. Gleichzeitig wird im 3D-Druck ständig Kunststoff-Filament verbraucht, häufig ebenfalls aus PET. Der Gedanke liegt also nahe: Warum nicht das eine aus dem anderen machen?

Auftraggeber war die Digitalstadt Darmstadt, die 3D-Druck in Bildungsangeboten und in der Reparaturkultur einsetzt. Die Maschine sollte günstig, nachbaubar und so einfach zu bedienen sein, dass man dafür keine Fachkenntnisse braucht – etwa in Schulen oder offenen Werkstätten.

So funktioniert’s

Der ganze Prozess läuft von rechts nach links in sieben Stationen:

1. Zerkleinerung

   Die saubere Flasche wird ohne Etikett eingespannt. Zwei speziell geschliffene Kugellager schneiden beim Absenken einen gleichmäßigen Streifen von etwa 7,5 mm Breite heraus.

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2. Gewicht

   Ein Gewicht am Flaschenkopf sorgt für gleichmäßigen Druck. So bleibt der Streifen über die ganze Flasche gleich breit.

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3. Hot-End

   Der Streifen läuft ins Hot-End, das auf 210 °C heizt. Dort wird das PET weich und formbar.

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4. Düse

   Durch die Düse wird das weiche Material zu einem runden Faden mit 1,75 mm Durchmesser gezogen – dem Standardmaß vieler 3D-Drucker.

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5. Spule

   Das fertige Filament wird über eine Umlenkrolle geführt und auf eine Spule gewickelt.

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6. Motor

   Ein Schrittmotor treibt über ein kleines Zahnrad die große Spule an. Er zieht den Streifen dabei gleichmäßig durch die Maschine und wickelt sauber auf.

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7. Display

   Über das LCD-Display mit Drehknopf werden Temperatur, Geschwindigkeit und weitere Werte eingestellt und überwacht.

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Technik im Inneren

Das Herz der Maschine ist das Creality-V4.2.2-Mainboard aus einem Ender-3 V2. Es ist ohnehin dafür gebaut, Heizelemente, Lüfter, Motoren und ein Display anzusteuern, und läuft mit der Marlin-Firmware 2.0.6. Hot-End, Düse, Display, Motor und Lüfter stammen aus einem defekten 3D-Drucker, den ich zu Beginn sorgfältig zerlegt habe. Die abgenutzte Düse musste ich dabei überarbeiten.

Zusätzlich hängt ein Raspberry Pi 4 per USB am Recycler. Darauf läuft OctoPrint, eine Weboberfläche, über die man den Prozess im Browser steuern und überwachen kann. Eine USB-Webcam liefert einen Livestream, und über Shortcuts lässt sich die Düse mit einem Klick aufheizen.

Projektzeit

40 Std.

Materialkosten

ca. 272 €

Temperatur

210 °C

Filament

1,75 mm

Die meisten Bauteile waren im Lab schon vorhanden, die Kosten sind deren Anschaffungswert.

Was ich gelernt habe

Nicht alles passte auf Anhieb. Einige gedruckte Teile hatten Maßabweichungen und mussten nachbearbeitet werden, und die Kabelführung für Lüfter und Stromversorgung habe ich mehrmals umgebaut, bis alles sicher saß. Den Zeitplan habe ich trotzdem gehalten – am Ende blieb eine halbe Stunde Puffer übrig.

Organisiert habe ich das Projekt mit einem Kanban-Board und dem PDCA-Zyklus aus Planen, Umsetzen, Prüfen und Verbessern. Gerade der zweite Teil hat sich bewährt: testen, nachjustieren, wieder testen. Beim nächsten Projekt würde ich von Anfang an mehr Zeit für Tests einplanen.

Wie es weitergehen könnte

Mit einer präziseren Temperatursteuerung und optimierten Parametern ließe sich die Qualität des Filaments noch steigern. Spannend wäre auch, ob sich das Prinzip auf andere Kunststoffe übertragen lässt.