Forscher des Fraunhofer WKI untersuchen im Rahmen des Projekts „3DNaturDruck“ den 3D-Druck mit Naturfasern. Ihr Ziel ist es, naturfaserverstärkte Biopolymere für architektonische Bauteile einzusetzen. Wir fassen das Wichtigste zum Projekt „3DNaturDruck“ zusammen.

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Forscher des Fraunhofer WKI haben im Rahmen des Projekts 3DNaturDruck den 3D-Druck von naturfaserverstärkten Biopolymeren für architektonische Bauteile untersucht. Die Forscher arbeiten an den nötigen Kompositmaterialien aus Biokunststoffen, bei denen sowohl Naturendlosfasern, also Fasern, die mindestens 50 mm lang sind, und Naturkurzfasern, Faser-Kunststoff-Verbunde, die maximal 1 mm lang sind, überprüft werden.

Projekt 3DNaturDruck

Freiformkachel aus Holzkurzfaserfilament
Eine Freiformkachel aus Holzkurzfaserfilament (im Bild) ist nur eines von vielen Beispielen für den Einsatz von Naturfasern im Bauwesen (Bild © LHZ).

Um die Fasern zu verarbeiten, wird auf das Fused-Deposition-Modeling- (FDM) -Verfahren gesetzt, das die Forscher für den nachhaltigen 3D-Druck neuartiger Designs noch optimieren wollen. Sie planen sowohl ein 3D-Druckverfahren mit sehr kurzen Naturfasern, etwa aus Holz und Stroh, als auch ein Verfahren für den Druck von Endlosfasern aus Hanf und Flachs, in Kombination mit Biopolymeren, zu erforschen. Forscher des Laser Zentrum Hannover e.V. werden Prozesse für diese neuen Materialien entwickeln und die Komponenten des 3D-Druckers anpassen. Um die Ergebnisse zu demonstrieren, soll auf dem Campus der Universität Stuttgart ein Pavillon mit 3D-gedruckten Fassadenelementen entstehen (wir werden berichten – Newsletter abonnieren).

Die Frage, die sich die Projektpartner stellen, ist, wie bisherige 3D-Druckverfahren für architektonische Bauteile vereinfacht werden können. Naturfaserverstärkte Biopolymere sind dabei besonders geeignet, um Bauteile mit komplexen Geometrien mit wenigen Arbeitsschritten und geringem Material- und Kostenaufwand zu realisieren. Außerdem soll an gänzlich neuen Ausgangsbedingungen für die Fabrikation von neu entwickelten architektonischen Bauteilen gearbeitet werden. Sie könnten zum Beispiel die Topologie von Bauteilen entsprechend optimieren und diese in ihrer tragwerkstechnischen Beanspruchung mit der additiven Fertigung gut umsetzen.

3D-Druck mit Naturfasern

Das Interesse, Naturfasern in strukturellen Bauteilen in der Architektur oder dem Bauwesen einzusetzen, ist groß. Naturfasern verfügen über gute mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht und sind in hohem Maß verfügbar. Die nachwachsenden Ressourcen haben sehr kurze Erneuerungszyklen und sind ökologisch eine Alternative zu den synthetischen Fasern. Werden Naturprodukte in gleichbleibender Qualität hergestellt, ist eine problemlose Weiterverarbeitung möglich. Das Unternehmen Simplifyber zum Beispiel nutzt Naturfasern für den 3D-Druck mit Zellulose für die Modeindustrie.

Bauwerke und andere großformatige Objekte wurden bisher meist mit Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt. Mit dem Projekt 3DNaturDruck wollen die Forscher die additive Fertigung in diesem Bereich voranbringen. Abonnieren Sie unseren Newsletter und bleiben Sie über diese und andere Themen aus der Welt des 3D-Drucks auf dem Laufenden.

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