{"id":120866,"date":"2023-01-16T07:32:00","date_gmt":"2023-01-16T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=120866"},"modified":"2023-01-11T14:26:20","modified_gmt":"2023-01-11T13:26:20","slug":"neues-3d-druckverfahren-ermoglicht-nachhaltige-faserverbundbauteile-nach-dem-vorbild-der-natur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/neues-3d-druckverfahren-ermoglicht-nachhaltige-faserverbundbauteile-nach-dem-vorbild-der-natur\/","title":{"rendered":"Neues 3D-Druckverfahren erm\u00f6glicht nachhaltige Faserverbundbauteile nach dem Vorbild der Natur"},"content":{"rendered":"\n

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\"Endlos-Cellulosefaserstrang,
Endlos-Cellulosefaserstrang, pultrudiert mit cellulosebasiertem Bindemittel. Foto: DITF<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Natur arbeitet oft mit Faserverbundwerkstoffen. Das Bauprinzip der Natur ben\u00f6tigt wenig Material und Energie und sichert damit das \u00dcberleben von Tier- und Pflanzenarten. Beispiele sind Holz, Pflanzenhalme, Chitinpanzer Knochen oder Gewebe wie Sehnen und Haut. Ein weiteres Bauprinzip der Natur sind Verbundgewebe wie Muschelschalen oder Spinnenseide. Diese Bionik-Prinzipien k\u00f6nnen genutzt werden, um biobasierte, nachhaltige Faserverbundwerkstoffe zu gestalten und herzustellen, die derzeit stark nachgefragt werden. Biobasierte Faserverbundwerkstoffe bestehen aus Naturfasern bzw. aus Holz hergestellten Cellulosefasern, welche in eine biobasierte Matrix eingebettet sind. Die biobasierten Produkte besitzen vergleichbare Eigenschaften wie die g\u00e4ngigen Glasfaserverbundwerkstoffe. Die DITF entwickeln zusammen mit dem Industriepaten Arburg GmbH + Co KG ein energie- und materialsparendes 3D-Druckverfahrens f\u00fcr diese leichten biobasierten Faserverbundwerkstoffe.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bei den Faserbundwerkstoffen (FVW), die in der Natur vorkommen, sind verst\u00e4rkende Fasern wie zum Beispiel Collagen- oder Cellulose Fibrillen in eine formgebende Matrix aus Lignin, Hemicellulose oder Collagen eingebettet. Die Faserstr\u00e4nge verlaufen dabei belastungsgerecht. Die Verbundgewebe werden haupts\u00e4chlich \u00fcber l\u00f6sungsbasierte physikochemische Prozesse hergestellt, die bei Umgebungstemperatur ablaufen. \u00c4hnlich der Natur erm\u00f6glichen neue 3D-Druckverfahren mit Endlosfaserverst\u00e4rkung ebenfalls eine belastungsgerechte Ablage des Fasserstrangs an den richtigen Ort (Topologie-Optimierung) und in die geeignete Richtung. Allerdings sind Naturfasern wie Cellulosefasern empfindlich gegen\u00fcber h\u00f6heren Temperaturen. Sie k\u00f6nnen deshalb nicht im klassischen Thermoplast 3D-Druckprozess verarbeitet werden.<\/p>\n\n\n\n

\"Neu
Neu entwickelter Druckkopf f\u00fcr den 3D-Druck von endlos cellulosefaserverst\u00e4rkten Bauteilen. Foto: DITF<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ergebnis des Forschungsarbeit sind 3D-gedruckte Faserverbundbauteile, die aus Cellulose-Endlosfasern bestehen, die in eine cellulosebasierten Matrix eingebettet sind. F\u00fcr die Herstellung wurde ein Prozess entwickelt, der einen 3D-Druck bei Umgebungstemperatur m\u00f6glich macht. Damit k\u00f6nnen, wie in der Natur, Material und Bauteil gleichzeitig in einem Arbeitsgang bei Umgebungstemperatur hergestellt werden.<\/p>\n\n\n\n

Der Cellulosefaserstrang wird zun\u00e4chst mit einem \u201eBinder\u201c f\u00fcr die Verarbeitung im Drucker stabilisiert. Der speziell gestaltete Druckkopf wandelt den Binder in eine Matrix um, mit der die Cellulose-Endlosfasern umh\u00fcllt werden. Da die Cellulose-Fasern und -die Matrix eine \u00e4hnliche chemische Struktur haben, ist das Bauteil sehr stabil. Die mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Bruchfestigkeit sind ausgesprochen gut.<\/p>\n\n\n\n

Die vom Forschungsteam entwickelte l\u00f6sungsbasierte und energieeffiziente Herstellungsmethode kann auch bei anderen Fertigungsverfahren f\u00fcr Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen. Sie ist vor allem f\u00fcr die Verarbeitung der stark nachgefragten temperaturempfindlichen Materialien wie Natur- oder Cellulosefasern geeignet.        <\/p>\n\n\n\n

Das Forschungsprojekt \u201eCellLoes-3D-Druck\u201c wird durch das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung im Rahmen des Ideenwettbewerbs \u201eBiologisierung der Technik\u201c gef\u00f6rdert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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