{"id":132147,"date":"2023-09-25T07:32:00","date_gmt":"2023-09-25T05:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=132147"},"modified":"2023-09-20T13:35:30","modified_gmt":"2023-09-20T11:35:30","slug":"von-insekten-inspirierte-holzbindemittel-fur-den-3d-druck","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/von-insekten-inspirierte-holzbindemittel-fur-den-3d-druck\/","title":{"rendered":"Von Insekten inspirierte Holzbindemittel f\u00fcr den 3D-Druck"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Ein Forschungsteam des Fraunhofer IPA und Fraunhofer IME arbeitet daran, mithilfe von Proteinen und Enzymen aus dem Speichel von Hornissen oder der Seide von K\u00f6cherfliegenlarven ein Holzbindemittel herzustellen, das witterungsbest\u00e4ndig und biologisch abbaubar ist. Ziel ist es, einen biologischen Holzklebstoff zu entwickeln, mit dem Holzreste mittels 3D-Drucker zu neuen Naturstoffkomposit-Produkten verarbeitet werden k\u00f6nnen. Neben der Additiven Fertigung k\u00f6nnte die Kombination aus \u00bbInsektenklebstoff\u00ab und Holzresten auch f\u00fcr andere Verfahren wie den Spritzguss interessant sein. Potenzielle Anwendungen k\u00f6nnten eine Vielzahl von Produkten aus verschiedenen Branchen sein.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ein Gro\u00dfteil der heute im 3D-Druck hergestellten Produkte besteht aus nicht kompostierbaren Erd\u00f6lerzeugnissen. Diese sind nicht nachhaltig und belasten die Umwelt. Auch biobasierte Varianten von Polylactiden sind nur bedingt wiederverwendbar, da sich diese nur in industriellen Kompostieranlagen zersetzen lassen. Gleichzeitig gibt es gro\u00dfe Mengen an ungenutztem Holz, beispielsweise aus Sturm- und Borkenk\u00e4fersch\u00e4den. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA und des Institutsteils Bioressourcen im Fraunhofer-Institut f\u00fcr Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME arbeiten daran, diese Holzabf\u00e4lle umweltfreundlich f\u00fcr den 3D-Druck nutzbar zu machen. M\u00f6glich machen soll das ein Holzklebstoff, der unter anderem aus Enzymen oder biologischen Klebemolek\u00fclen besteht. Die daf\u00fcr in Frage kommenden Proteine sollen im Speichel von Hornissen und der Seide von K\u00f6cherfliegenlarven identifiziert werden und anschlie\u00dfend biotechnologisch hergestellt werden.<\/p>\n\n\n

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\"Kreislauf
\u00a9 Fraunhofer IPA<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Der biologische Holzklebstoff<\/h3>\n\n\n\n

Bereits heute gibt es die M\u00f6glichkeit, biobasierte (Produktions-)Reststr\u00f6me wie forstwirtschaftliche Abf\u00e4lle als Rohstoff f\u00fcr den 3D-Druck einzusetzen. Jedoch gelingt das nur durch die Zugabe von nicht biologisch abbaubaren Bindemitteln oder thermoplastischen Kunststoffen. Solche Naturstoffkomposite mit nur einer Naturstoffkomponente \u2013 zum Beispiel erd\u00f6lbasierte Polymere verst\u00e4rkt mit Naturfasern \u2013 haben aufgrund der erzielten Gewichts- und Kosteneinsparungen bereits eine weite Verbreitung als Leichtbauwerkstoffe im Automobilinnenraum gefunden. Allerdings sind diese Materialien nicht kreislauff\u00e4hig. Polymermatrix und Naturfasern m\u00fcssten f\u00fcr eine effektive R\u00fcckf\u00fchrung in den Kreislauf voneinander getrennt werden. Ein Holzklebstoff, mit dem aus Holz nachhaltige, biologisch abbaubare Objekte gedruckt werden k\u00f6nnen, fehlt bisher. Hier kann der Speichel von Hornissen sowie die Seide von K\u00f6cherfliegenlarven als nat\u00fcrliches Vorbild zur Entwicklung eines Holzkleberstoffs dienen.<\/p>\n\n\n\n

Insekten wie Hornissen k\u00f6nnen mit ihrem Speichel abgefressene Partikel von unterschiedlichen H\u00f6lzern zu einem papierartigen Material verarbeiten. Dieses Material nutzen sie f\u00fcr den Bau komplexer Wabennester. Obwohl diese sehr leicht sind, verf\u00fcgen die Wabennester \u00fcber eine gro\u00dfe Stabilit\u00e4t und Witterungsbest\u00e4ndigkeit. Zus\u00e4tzlich soll die klebrige Seide der K\u00f6cherfliegenlarven untersucht werden. Mit ihrer Seide verkleben die Fliegenlarven zum Beispiel Pflanzenteile, Bl\u00e4tter, kleine Zweige, Steine oder Schalen von Schnecken, um so ihren wasserfesten und sch\u00fctzenden K\u00f6cher zu bauen. Das m\u00f6chten sich die Forschenden zu Nutze machen. Basierend auf den im Insektenspeichel vorhandenen Enzymen und Klebeproteinen, soll mit molekularbiologischen Methoden ein Holzklebstoff entstehen, mit dem nachhaltige und biologisch abbaubare Produkte produziert werden k\u00f6nnen \u2013 ganz im Sinne der biologischen Transformation.<\/p>\n\n\n\n

3D-Druck-Verfahren \u00bbBinder Jetting\u00ab mit neuer Klebstoffsuspension<\/h3>\n\n\n\n

Die im Labor hergestellten Proteine will das Forschungsteam zu einer Klebstoffsuspension verarbeiten. Das Stoffgemisch wird aus den isolierten Enzymen und Klebemolek\u00fclen sowie einem fl\u00fcssigen Medium bestehen, das der Zusammensetzung des Insektenspeichels \u00e4hnelt. Gleichzeitig soll diese Suspension bestimmte Flie\u00dfeigenschaften erf\u00fcllen, um sie mittels Inkjet \u2013 eine beispielsweise beim privaten Tintenstrahldrucker eingesetzte Technologie \u2013 verarbeiten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Bei diesem 3D-Druck-Verfahren, auch \u00bbBinder Jetting\u00ab genannt, wird die hornisseninspirierte \u00bbKlebetinte\u00ab als Binder verwendet und mithilfe des Tintenstrahldruckers \u00fcber einen Druckkopf in kleinen Tropfen schichtweise in ein Holzpulver eingebracht. So werden Schichten von Holzpulver mit der Klebesuspension miteinander verbunden. Weil das auf diese Weise gedruckte dreidimensionale Bauteil nur aus biogenen Rohstoffen besteht und frei von chemischen Bindern oder Harzen wie Formaldehyd oder Resorzin ist, k\u00f6nnen die gedruckten Produkte am Ende ihrer Nutzung dem biologischen Kreislauf vollst\u00e4ndig zugef\u00fchrt werden. Eine derartige umwelt- und ressourcenschonende Produktion entspricht ganz dem Circonomy-Prinzip von Fraunhofer.<\/p>\n\n\n

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\"So
So k\u00f6nnte der insekteninspirierte Klebstoff in Kombination mit Holzpulver f\u00fcr das 3D-Druck-Verfahren Binderjetting eingesetzt werden \u00a9 Fraunhofer IPA.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Projektsteckbrief<\/h3>\n\n\n\n

Projekt:<\/strong> \u00bbIWB \u2013 INSECT INSPIRED WOOD BINDER\u00ab (dt.: \u00bbBIOLOGISCHES HOLZBINDEMITTEL F\u00dcR DEN 3D-DRUCK\u00ab)<\/p>\n\n\n\n

Projektlaufzeit:<\/strong> 1. Mai 2023 bis 29. Februar 2024<\/p>\n\n\n\n

Projektpartner:<\/strong> Fraunhofer IME, Fraunhofer IPA<\/p>\n\n\n\n

Projektziel:<\/strong> Aus Insektenspeichel von Hornissen oder der Seide von K\u00f6cherfliegenlarven will ein Fraunhofer-Forschungsteam bisher unbekannte Klebemolek\u00fcle identifizieren und gewinnen. Daraus soll eine stabile Klebstoffsuspension hergestellt werden, die auf ihre Verarbeitungsm\u00f6glichkeiten in Kombination mit Holzpulver im 3D-Druck-Verfahren hin \u00fcberpr\u00fcft wird. Erste Ergebnisse werden Mitte 2024 erwartet.<\/p>\n\n\n\n

Zielgruppe:<\/strong> Besonders interessant ist das Projekt f\u00fcr Unternehmen, die im Bereich Herstellung von Naturstoffkompositen t\u00e4tig sind. Interessierte Unternehmen k\u00f6nnen sich gerne bei Tobias Granse melden.<\/p>\n\n\n\n

F\u00f6rdergeber:<\/strong>\u00a0Fraunhofer-Gesellschaft<\/p>\n\n\n\n

Kontakte<\/h3>\n\n\n\n

Stephanie Eigner<\/strong>
Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Tel.:\u00a0+497119701357
E-Mail: stephanie.eigner@ipa.fraunhofer.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

M.Sc. Tobias Granse<\/strong>
Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Tel.: \u00a0+49 711 970-3726
E-Mail: tobias.granse@ipa.fraunhofer.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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