Israelische Forscher der Hebräischen Universität Jerusalem haben eine Methode für den 3D-Druck von gemahlenem Holz entwickelt, um daraus robuste Strukturen herzustellen. Um das zu erreichen, machen sie sich zunutze, dass Holzzellen sich beim Trocknen verformen. Langfristig wollen die Forscher ihre Arbeit für den 3D-Druck von Gebäudeteilen und Möbeln einsetzen.

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Das Team um den Forscher Doron Kam von der Hebräischen Universität Jerusalem hat eine Methode entwickelt, mit der Holzspäne in 3D-Drucker-Tinte umgewandelt werden können. Damit sollen laut einem Artikel im Magazin New Scientist Objekte entstehen, die als feuchte Blätter beginnen und sich beim Trocknen in eine beliebige Form drehen und verziehen können. Dieser Verfahren ist auch als 4D-Druck bekannt. Das Holz soll dadurch künftig robust genug für den 3D-Druck sein, um daraus Möbel oder Gebäudeteile herzustellen. Der große Vorteil liegt hier vor allem in der Logistik für das Bauwesen.

3D-Druck aus Holzmehl

Die von den Forschern entwickelte Technik ermöglicht den 3D-Druck von Holzstrukturen, die sich auf kontrollierte und vorhersehbare Weise verändern, wenn sie Feuchtigkeit verlieren. Aufgrund der Struktur und Ausrichtung der Zellen verändert sich Holz beim Trocknen auf natürliche Weise in ihrer Form. Deshalb stellten die Forscher eine Tinte aus „Holzmehl“ her. Sie nutzten außerdem auch Restholz von anderen Konstruktionen. Anschließend druckten sie Objekte aus der Tinte und stellten Schichten oder benachbarte Reihen nasser Streifen her, die sich beim Trocknen verzogen. Das schwedische Unternehmen Celwise AB nutzt den 3D-Druck von ExOne für die Herstellung von Produkten aus Holz- und Zellulosefasern.

Das nachfolgende Verfahren zeigt die selbstständige Verformung eines der 3D-gedruckten Holzobjekte sowie die viskose Holzpaste, die mit dem 3D-Drucker verarbeitet wird.

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Mit dem Ziel, eine metergroße Schale herzustellen, druckten sie konzentrische Kreise aus der Holztinte. Sie wussten aus ausgewählten Studien und theoretischen Modellen zur Biegung von Holz, dass Holzzellen sich beim Trocknen zusammenziehen, sodass sich die Ränder des Kreises anheben. Sie druckten ein flaches Rechteck aus separaten Streifen, die in verschiedenen Ausrichtungen zu einer spiralförmigen Helix trocknete.

Durch die Ausrichtung der 3D-gedruckten Streifen und die Trocknungsgeschwindigkeit lässt sich das Ausmaß des Verziehens und der Ort, an dem das im Objekt geschieht, steuern. Damit gibt es zwei Wege, die Form eines mit der Holztinte hergestellten Objekts abzustimmen. Kam und sein Team arbeiten daran, mit dieser Methode den 3D-Druck komplizierter Formen zu ermöglichen. Vielleicht lassen sich laut Kam damit künftig Äste aus einem Garten zerkleinern und sich zu einem schönen, kurvigen Stuhl in 3D drucken.

Verformte 3D-gedruckte rechteckige Struktur
Der Forscher Kam entwickelte eine Methode für den 3D-Druck mit gemahlenem Holz (im Bild: rechteckige Form wird beim Trocknen zu Helix) (Bild © Doron Kam).

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