US-Forscher der Tufts University haben aus Seidenfasern ein neuartiges 3D-Drucker-Material entwickelt, dass den 3D-Druck von lederähnlichen Objekten ermöglichen soll. Das Material ist ähnlich echtem Leder besonders stark und zäh, dafür aber deutlich umweltfreundlicher produzierbar. Mit dem Material gedruckte Objekte können außerdem zur Wiederverwertung für neue Produkte genutzt werden. Das Material lässt sich komplett recyceln.

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Die Herstellung von Leder für die Weiterverarbeitung stellt eine hohe Belastung für die Umwelt und Tierwelt dar. Rinder, aus deren Haut oft Leder geschaffen wird, leben in großen Farmen, die tonnenweise Wasser pro Jahr verbrauchen. Kühe produzieren Methan, das Achtzigmal mehr Wärme als CO2 erzeugt. Und für die Lederverarbeitung werden viele aggressive Chemikalien eingesetzt, von Chromsalzen über Formaldehyd bis hin zu Schwerölen. Forscher der Tufts University haben deshalb laut einer Pressemitteilung der Privatuniversität ein lederähnliches 3D-Druck-Material aus Seide entwickelt.

Details zum 3D-Druck-Material der Tufts University

Aus nachhaltigen Quellen und komplett recycel- und abbaubar ist das Material deutlich besser für die Umwelt. Die Einzelheiten zu ihrer Arbeit haben sie in der Studie mit dem Titel „Additively manufactured leather-like silk protein materials“ vorgestellt. Mit dem Material haben die Forscher bisher eine Geldbörse in 3D gedruckt und planen weitere Konsumgüter.

Die mechanischen Eigenschaften sind mit denen von echtem Leder vergleichbar. Das Team der Tufts University hat die Seide so verarbeitet, dass sie stärker, zäher und kompatibel mit einem speziell angefertigten pneumatischen Extrusions-3D-Drucker ist. Für den 3D-Druck verwendet das Forscherteam ein 3-Achsen-CNC-Portal, das über ein 1 x 1 großes Druckbett und eine Nordson EFD ValveMate-Abgabeventilsteuerung verfügt.

3D-Druck Flexibilitäten und Oberflächen
Das Material lässt sich mit verschiedenen Flexibilitätsgraden und Oberflächen drucken (im Bild: Beispiele) (Bild © Tufts University).

Die Entstehung des 3D-Druck-Materials aus Seidenfasern

Um das Material zu erhalten, mischen die Forscher Seidenfasern aus Seidenraupenkokons zu einer schlammartigen Mischung. Die Fasern, die in ihre Grundproteinkomponenten zerlegt werden, werden mit einem Weichmacher und einem pflanzlichen Gummiverdicker gemischt, wodurch das Material extrudierbar wird. Die Festigkeit entsteht durch die Integration einer Basisschicht aus Chitosan. Chitosan ist der Stoff, der Exoskeletten von Schalentieren die Härte verleiht.

Mit dem Material kann einer Studie zufolge in nahezu jede Geometrie mit einer Strukturgröße zwischen 0,25 und 5 mm mit einem 3D-Drucker gedruckt werden. Es ist auch für Modeanwendungen einsetzbar. Wird das aus dem Material entstandene Objekt nicht mehr benötigt, kann es für eine neue Verwendung wiederverwertet werden oder lässt sich biologisch abbauen.

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