{"id":128292,"date":"2023-06-20T07:26:00","date_gmt":"2023-06-20T05:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=128292"},"modified":"2023-06-15T14:19:04","modified_gmt":"2023-06-15T12:19:04","slug":"3d-drucken-ohne-schlechtes-gewissen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/3d-drucken-ohne-schlechtes-gewissen\/","title":{"rendered":"3D-Drucken ohne schlechtes Gewissen"},"content":{"rendered":"\n

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\"\"<\/a>
Kunststofffilament aus 40% PHBV, 20% PEG und 40% Kochsalz. Foto: IKT, Universit\u00e4t Stuttgart<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Im Vorhaben AquaLoes haben Forschende des Instituts f\u00fcr Kunststofftechnik der Universit\u00e4t Stuttgart (IKT) bioabbaubare St\u00fctzstrukturen f\u00fcr den 3D-Druck entwickelt. Sie bestehen haupts\u00e4chlich aus Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) und Kochsalz und lassen sich im Wasserbad vom Bauteil abl\u00f6sen und \u00fcber das Abwasser entsorgen, ohne dass Mikroplastik entsteht. Das vollst\u00e4ndig aus biologischen Quellen stammende PHBV ist in nat\u00fcrlichen Gew\u00e4ssern, auch im Meer, biologisch abbaubar. <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Um das patentierte Werkstoffkonzept zur Marktreife weiter zu entwickeln, sucht das IKT aktuell nach Industriepartnern.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

3D-Drucker werden auch im privaten Bereich immer beliebter. Egal ob Spielzeug, Dekoration, Werkzeug oder Haushaltshelfer \u2013 der Phantasie sind bei den Druckobjekten keine Grenzen gesetzt. Will man komplexere, dreidimensionale Gegenst\u00e4nde drucken, ben\u00f6tigt man h\u00e4ufig sogenannte Support- oder St\u00fctzstrukturen. Sie bestehen aus Kunststoffen, die sich nach der Fertigstellung vom eigentlichen Bauteil entfernen lassen. Je nach Art des St\u00fctzkunststoffs kann sogar reines Wasser als L\u00f6semittel dienen. Schlussendlich gelangen die R\u00fcckst\u00e4nde der St\u00fctzkunststoffe dann in Form von Mikroplastik \u00fcber das Abwasser in den nat\u00fcrlichen Wasserkreislauf, da Kl\u00e4ranlagen sie nicht vollst\u00e4ndig herausfiltern k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Vor diesem Hintergrund entstand die Idee, einen neuen Werkstoff f\u00fcr St\u00fctzstrukturen auf der Basis des Biokunststoffs Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) zu entwickeln. PHBV ist sogar in Meerwasser biologisch abbaubar und kann vollst\u00e4ndig zu Wasser und CO2<\/sub>\u00a0verstoffwechselt werden. Da PHBV selbst zwar in Wasser abbaubar, jedoch nicht wasserl\u00f6slich ist, wollten die Forschenden die Abl\u00f6sbarkeit des St\u00fctzwerkstoffs \u00fcber die Compoundierung von Kochsalz erreichen. Die St\u00fctzpolymere sollten so im Wasser in kleine Fragmente zerfallen, die man aus der Fl\u00fcssigkeit herausfiltern kann oder die bei Verbleib im Abwasser in \u00fcberschaubaren Zeitr\u00e4umen durch Mikroorganismen abgebaut werden. <\/p>\n\n\n\n

\u201eAufgrund der geringen Partikelgr\u00f6\u00dfe gehen wir von wenigen Monaten f\u00fcr den Abbau aus\u201c, erkl\u00e4rt Projektleiter Professor Christian Bonten vom IKT<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

\"Ein
Ein St\u00fctzkunststoff aus 40% PHBV, 10% PEG und 50% hochfeinem Kochsalz (im Bild die drei Pr\u00fcfst\u00e4be rechts) hatte die besten Eigenschaften f\u00fcr den 3D-Druck. Das Compound ist in Meerwasser vollst\u00e4ndig biologisch abbaubar. Foto: IKT, Universit\u00e4t Stuttgart<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Im Vorhaben AquaLoes konnte das Forscherteam die grunds\u00e4tzliche Machbarkeit dieser Idee nachweisen. Dazu entwickelte und testete es \u00fcber 30 verschiedene Rezepturen aus PHBV, Salz und anderen bioabbaubaren Polymeren. Im Ergebnis wies eine Rezeptur aus 40% PHBV, 10% PEG[1]<\/sup>\u00a0und 50% hochfeinem Kochsalz die besten Eigenschaften auf. Aus diesem Compound lie\u00dfen sich auch filigrane St\u00fctzstrukturen ohne Abrei\u00dfen des Filamentstranges drucken. Insbesondere in Kombination mit dem weit verbreiteten 3D-Druck-Polymer PLA[2]<\/sup>\u00a0erreichte das Compound eine hohe Haftung und erm\u00f6glichte den Druck fehlerloser Bauteile. Die hohe Haftung ging allerdings etwas zu Lasten einer vollst\u00e4ndig r\u00fcckstandsfreien Abl\u00f6sbarkeit. Der Abl\u00f6seprozess ben\u00f6tigte in einem Leitungswasserbad bei Raumtemperatur 24 Stunden, zudem war geringf\u00fcgiger Einsatz von Werkzeug n\u00f6tig. Im Vergleich dazu brauchen herk\u00f6mmliche St\u00fctzpolymere wie BVOH[3]<\/sup>\u00a0nur etwa 4 bis 6 Stunden zur Aufl\u00f6sung. Um die Abl\u00f6sezeit ihres entwickelten Compounds weiter zu verk\u00fcrzen, testeten die Forschenden erfolgreich die Option, das Bauteil in einem haushalts\u00fcblichen Geschirrsp\u00fcler zu sp\u00fclen. Da das neue Polymer auf den Hobbybereich zielt, ist diese Methode in der Praxis gut umsetzbar, w\u00e4re aber auch mit einem vollst\u00e4ndigen Verbleib der St\u00fctzpolymere im Abwasser verbunden.<\/p>\n\n\n\n

Noch ist das bioabbaubare St\u00fctzpolymer nicht marktreif. Es bedarf insbesondere noch Verbesserungen bei der Abl\u00f6sbarkeit und -dauer sowie der Kombinationsf\u00e4higkeit mit weiteren 3D-Druckmaterialien. Das IKT-Team sucht aktuell interessierte Industriepartner, um den Ansatz gemeinsam weiter zu entwickeln. Die Universit\u00e4t Stuttgart hat bereits ein Patent auf 3D-Druck-Supportmaterial aus PHBV, Salz und weiteren Polymeren, Weichmachern und Hilfsmitteln angemeldet.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber PHBV<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Der Biokunststoff Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) wird biotechnologisch gewonnen: Bestimmte Bakterienst\u00e4mme produzieren aus pflanzlichen Rohstoffen wie Zucker oder St\u00e4rke oder aus Rest- und Abfallstoffen PHBV als Speicherstoff. Dieses kann direkt aus den Bakterien extrahiert werden. Noch im Forschungsstadium befindet sich der Ansatz, genetisch ver\u00e4nderte Cyanobakterien zur PHBV-Produktion zu nutzen. Dies h\u00e4tte den Vorteil, dass keine Anbaufl\u00e4chen erforderlich w\u00e4ren, denn Cyanobakterien ern\u00e4hren sich von Wasser, CO2<\/sub> und Sonnenlicht.<\/p>\n\n\n\n

Projektinformationen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das Vorhaben AquaLoes wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) \u00fcber den Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gef\u00f6rdert. Der Abschlussbericht steht in der FNR-Projektdatenbank<\/a> unter dem F\u00f6rderkennzeichen\u00a022039518<\/a>\u00a0zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber die FNR<\/strong><\/a><\/h3>\n\n\n\n\n\n

Kontakt<\/h3>\n\n\n\n

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Robert Hardt
Tel.:\u00a0+49 3843 6930-204
E-Mail:\u00a0r.hardt@fnr.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

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[1]<\/sup>\u00a0Polyethylenglykol
[2]<\/sup>\u00a0Polylactid
[3]<\/sup>\u00a0Butenediol Vinyl Alkohol Copolymer<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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