Im EU-finanzierten Projekt NOVUM haben sich zehn Partner zusammengetan, um den 3D-Druck von Zellulose möglich zu machen – einem besonders häufig vorkommenden, organischem Stoff. Herausgekommen ist jetzt mit dem „Brinter“ ein 3D-Drucker, der in der Lage ist, Zellulose additiv zu verarbeiten. Die Forscher arbeiten jetzt noch an einer Produktionslinie, die neben der Herstellung von Zellulose als 3D-Druck-Material vor allem den 3D-Druck mit Zellulose auf drei Schritte reduzieren soll: Design, 3D-Druck, Nachbearbeitung.
Ein Konsortium aus acht Firmen und zwei Forschungseinrichtungen arbeitet im Rahmen des EU-finanzierten NOVUM-Projekts an einem 3D-Druck-System für Zellulose. Das Biopolymer besitzt viele Vorteile. Zu den wichtigsten zählt die Fülle. Bei traditionellen Herstellungsverfahren werden mehrere Schritte benötigt, die sehr zeit- und energieaufwendig sind. In der Regel sind es acht arbeitsintensive Schritte. Der Prozess ließe sich den Forschern zufolge auf drei Schritte reduzieren: Design, 3D-Druck und Nachbearbeitung.
3D-Druck von Zellulose
Mit dem 3D-Druck soll eine einfache Lösung gefunden werden, um alle Arten von Komponenten ohne Formen herzustellen. Für NOVUM sind vor allem elektrische Isolationskomponenten interessant.
Zellulose ist natürlich, haltbar, ungiftig und reichlich vorhanden. Die am meisten verbreitete organische Substanz auf der Erde macht mehr als 50% der Biomasse aus. Die 3D-druckbare Lösung soll Komponenten für die See-, Automobil- und Elektroisolierungsindustrie ermöglichen. Der Austausch von Materialien fossilen Ursprungs durch Materialien biologischen Ursprungs würde allein schon in der Automobilindustrie für deutlich mehr Nachhaltigkeit sorgen.
Das Konsortium entwickelte aus Cellulosederivaten, Cellulosepulver und Weichmachern biologischen Ursprungs thermoplastische Materialien, die mit FDM-Maschinen kompatibel sind. Die Zellulose ist zu 100 Prozent biobasiert und enthält etwa 50 bis 60 Gewichtsprozent Zellulose. Sie bietet ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Gewicht und Oberfläche und wäre sehr leicht bedruckbar. Die Formulierung lässt sich laut den Entwicklern modifizieren, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden und Anwendungen zu diversifizieren.
Schritt 2: eine Pilotfertigungslinie
Das Projekt hat außerdem das Ziel, eine Pilotfertigungslinie zu bauen, die eine automatisierte Konstruktion verschiedener Teile ermöglicht. Die Projektteilnehmer wollen die Arbeitskraft um 40 Prozent, die Abfallerzeugung um 60 Prozent und den Energieverbrauch um 40 Prozent reduzieren. Im Laufe der Arbeit zeigte sich, dass die Materialextrusion für die Verarbeitung von Zellulose am besten geeignet ist. Ein Desktop-3D-Drucker im Labormaßstab namens BRINTER wurde entwickelt. Der Zellulose-3D-Drucker ist zur Weiterverarbeitung von Zellulose-Filament, -Granulat und -Pasten geeignet.
Die Pilotfertigungslinie soll einen Industrieroboter enthalten, der ein 3D-gedrucktes Teil vom Drucker erhält. Ein zweiter Roboter führt eine Sichtprüfung durch und ein dritter Roboter kümmert sich um die Oberflächenbehandlung. Die Entwickler planen außerdem die Produktverfolgung, die Zuweisung von ID-Nummern zu Teilen und das Sammeln von Daten vom Drucker während des Produktionsprozesses. Das Projekt läuft noch bis 2022. Über die weiteren Entwicklungen aus dem NOVUM-Projekt berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).
