ELAN: An Energy-Efficient and Sustainable Nylon for Cross Market Applications

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/503008

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die additive Fertigung (AM) gewinnt im Energiesektor zunehmend an Bedeutung, wo leichte, konstruktionsoptimierte Teile den Energiebedarf von Systemen um bis zu 30 % senken können. Das Polymer-Pulverbettschmelzverfahren (PBF) eignet sich besonders für die Herstellung von Gehäusen, Isolierungen und Verbundkomponenten, die in Brennstoffzellen, Wasserstoffsystemen und Wärmemanagementgeräten verwendet werden. Das PBF-Verfahren ist jedoch nach wie vor sehr energieintensiv, und gedruckte Teile weisen aufgrund von noch nicht vollständig verstandenen Spannungsrelaxations- und Chemiephänomenen eine begrenzte chemische Beständigkeit und Kriechfestigkeit auf. Dieses Projekt zielt darauf ab, den Energieverbrauch und den CO2-Fußabdruck von PBF drastisch zu reduzieren, indem Nylon 1016 – ein teilweise biobasiertes, chemisch stabiles Polyamid – als nachhaltiger Ersatz für PA12 weiterentwickelt und gleichzeitig seine Leistungsfähigkeit für Komponenten von Energiesystemen verbessert wird. Das Material wird in den Bereichen Biochemie, Medizin, Ingenieurwesen und Konsumgüter weiter getestet, wobei eine LCA-Analyse die Energie-/CO2-Reduzierung im Vergleich zu PA12 aufzeigt.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Additive manufacturing (AM) is becoming increasingly important for the energy sector, where lightweight, design-optimised parts can reduce system energy demand by up to 30 %. Polymer Powder Bed Fusion (PBF) is particularly relevant for producing housings, insulation, and composite components used in fuel cells, hydrogen systems, and thermal-management devices. However, the PBF process remains highly energy-intensive, and printed parts of ten show limited chemical and creep durability due to poorly understood stress-relaxation & chemistry phenomena. This project aims to drastically reduce the energy consumption and CO2 footprint of PBF by advancing Nylon 1016—a partially bio-based, chemically stable polyamide—as a sustainable replacement for PA12, while also improving its performance for energy-system components. The material will be further tested in biochemical, medical, engineering, and consumer sectors with an LCA analysis indicating energy/CO2 reduction vs PA12.

Kurzbeschreibung (Französisch)

La fabrication additive (FA) prend de plus en plus d'importance dans le secteur de l'énergie, où des pièces légères et optimisées sur le plan de la conception peuvent réduire la demande énergétique des systèmes jusqu'à 30 %. La fusion de poudre polymère (PBF) est particulièrement adaptée à la production de boîtiers, d'isolants et de composants composites utilisés dans les piles à combustible, les systèmes à hydrogène et les dispositifs de gestion thermique. Cependant, le processus PBF reste très énergivore, et les pièces imprimées présentent une durabilité chimique et une résistance au fluage limitées en raison de phénomènes de relaxation des contraintes et de chimie mal compris. Ce projet vise à réduire considérablement la consommation d'énergie et l'empreinte carbone de la PBF en faisant progresser le Nylon 1016, un polyamide partiellement biosourcé et chimiquement stable, en tant que substitut durable au PA12, tout en améliorant ses performances pour les composants des systèmes énergétiques. Le matériau sera testé plus avant dans les secteurs biochimique, médical, de l'ingénierie et de la consommation, avec une analyse du cycle de vie indiquant la réduction d'énergie/de CO2 par rapport au PA12.