Deutsche Forscher und Forstwissenschaftler der Universität Freiburg haben eine neuartige Biopaste entwickelt, die sich mittels 3D-Druck gut verarbeiten lässt, schnell verfestigt und mit der komplexe Strukturen gedruckt werden können. Die Paste besteht zum Teil aus Lignin, einem Abfallmaterial in der Papierherstellung und ist auf der Basis von Holz somit biologisch abbaubar.

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Logo der Universität FreiburgEinem Forscherteam um Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie von der Professur für Forstliche Biomaterialien der Universität Freiburg ist es gelungen, eine zähflüssige Biopaste zu entwickeln, die mit einem 3D-Drucker verarbeitet werden kann. Das neuartige 3D-Druckmaterial lässt sich laut einer Pressemitteilung der Universität Freiburg sehr gut additiv verarbeiten, verfestigt schnell und ist für den 3D-Druck komplexer Strukturen geeignet. Der biologisch abbaubare Kunststoff basiert auf Holz und könnte im Leichtbau und anderen Bereichen eingesetzt werden. Das Ergebnis der Arbeit wurde unter anderem in de Fachzeitschrift Applied Bio Materials unter dem Titel „Lignin in Bio-Based Liquid Crystalline Network Material with Potential for Direct Ink Writing“ vorgestellt.

Details zur Arbeit mit Lignin

3D-Druck mit Biopaste
Forscher der Universität Freiburg haben eine Biopaste entwickelt, die sich für den 3D-Druck eignet (Bild © Lisa Ebers/Universität Freiburg).

Lignin bleibt in der Papierherstellung als Abfallprodukt zurück und ist in der Natur für die Verstärkung von Zellwänden von Pflanzenzellen zuständig. Lignin ist auch das Material, das für 3D-gedruckte Urnen des 3D-Zentrums eingesetzt wird. Normalerweise wird das Material für Bioenergie verbrannt. Laborie und ihr Team forschen jedoch nach alternativen Anwendungsmöglichkeiten für diesen Rohstoff.

Sie untersuchten eine Materialkombination, die bereits vor vierzig Jahren von amerikanischen Forschern unter die Lupe genommen wurde. Ein Bestandteil ist für Flüssigkristalle auf der Basis von Zellulose, dem Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände, neben der Festigkeit für ein gutes Fließverhalten der Biopaste verantwortlich. Lignin, der zweite Bestandteil, kann im Verarbeitungsprozess des Biokunststoffs die Mikrostruktur verkleben. Die Ausrichtung bestimmt die Eigenschaften des Kunststoffes. Abhängig von der Kraft, die auf ihn einwirkt, kann er steifer oder flexibler reagieren.

» 3D-Druckmaterialien: Übersicht der Materialien für den 3D-Drucker

Untersuchungen mit Lignin

Um die Entwicklung zum Beispiel als Verbundwerkstoff im Leichtbau einzusetzen, müssen noch weitere Untersuchungen durchgeführt werden. Reines in einer Pilot-Bioraffinerieanlage des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) in Leuna hergestelltes Lignin wird momentan untersucht. Dabei stellen sich die Forscher die Frage, ob sie das Abfallprodukt auch direkt verarbeiten können.

Die Eigenschaften des Biokunststoffes lassen sich vielfach verändern. Bisher wurde mit Lignin aus Buchen gearbeitet. Die Forscher wollen außerdem herausfinden, ob sie mit dem Material die Qualität von Böden analysieren können. Dabei soll die Abbaubarkeit von Lignin und Cellulose in verschiedenen Bodentypen geprüft werden.

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