CO2-neutrale Fertigungsverfahren: Russische Forscher entwickeln neues, biobasiertes Polymer für den 3D-Druck

 1. November 2017  Andreas Krämer  

Russische Forscher der Russische Akademie für Wissenschaften haben mit dem Polymer Polyethylen-2,5-furandicarboxylat (PEF) einen chemischen Stoff entwickelt, der über eine sehr gut Haftung verfügt und Lösungsmittel-resistent sowie Hochtemeperatur-beständig ist. Sinn und Zweck sind CO2-neutrale, additive Fertigungsverfahren. Das Filament konnte von den Forschern sogar von handelsüblichen 3D-Druckern unter Standardeinstellungen erfolgreich verarbeitet werden.

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Russische Wissenschaftler haben in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ ein vollständig aus Biomasse gewinnbares Polymer beschrieben. Das Polymer kann einfach und kostengünstig mit einem 3D-Drucker verarbeitet werden. Die damit gedruckten 3D-Objekte besitzen eine hohe Qualität, lassen sich ohne Probleme wiederverwerten und sind gegenüber Lösemitteln hochbeständig.

Die bisher eingesetzten Polymere sind mit Nachteilen verbunden und begrenzen die Einsatzmöglichkeiten. Einige Polymere vertragen sich nicht mit organischen Lösemitteln. Die lösemittelbeständigen Kunststoffe haben hingegen eine schlechte Haftung und verkleinern sich bei Erhitzung stark. Dies resultiert in der Ablösung von Druckschichten und Fehlern.

Das Forscherteam um den Wissenschaftler Valentin P. Ananikov von der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau wurden die Probleme behoben und ein nachhaltiges 3D-Druckverfahren entwickelt. Das Ergebnis ist das Polymer Polyethylen-2,5-furandicarboxylat (PEF), welches aus Zellulose hergestellt wird.

PEF Polymer
Gewinnung und Wiederverwendung von PEF-Polymer (Bild © Zeitschrift:Angewandte Chemie/WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA).

Die Forscher konnten das Papier-Polymer mit einem handelsüblichen 3D-Drucker und unter Standardeinstellungen verarbeiten. Die einzelnen Lagen gedruckter Gegenstände seien fest miteinander verbunden und deren Oberfläche ebenso glatt wie hochwertig. Die Objekte hielt dem aggressiven Lösungsmittel Methylenchlorid stand. Die hohe Temperaturbeständigkeit des PEF erlaubt das Schmelzen der gedruckten Objekte ohne Einbußen in der Qualität. Sie lassen sich zu Filamenten verarbeiten und wieder drucken.

Nach Computerberechnungen sind einzelne PEF-Bausteine nicht linear sondern spiralig verdreht. Auf diese Weise lassen sich neuartige Strukturtypen realisieren. Die relativ hohe Polarität ist eine weitere wichtige Eigenschaft des Polymers. Die Wissenschaftler rechnen damit, dass sich PEF vor allem wegen seiner Eigenschaften weitere Anwendungsfelder erschließen wird. Der vollständige Artikel mit dem Namen „Three-Dimensional Printing with Biomass-Derived PEF for CarbonNeutral Manufacturing“ kann hier nachgelesen werden.

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