Biobasierte Faserverbundwerkstoffe etwa aus Cellulose könnten künftig eine nachhaltige und technisch gleichwertige Alternative zu Glasfaserverbundwerkstoffen sein. Sie sind jedoch hitzeempfindlich und lassen sich daher nicht mit konventionellen Verfahren verarbeiten. Ein neuer Prozess, der auch bei niedriger Umgebungstemperatur funktioniert, macht die Verarbeitung nun möglich. Entwickelt haben ihn die deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) zusammen mit der Arburg GmbH + Co KG. Das Ergebnis des innBW-Institutes mit dem Industriepartner ist ein energie- und materialsparendes 3D-Druckverfahren für leichte biobasierte Faserverbundwerkstoffe.
Die besondere Herausforderung: Durch die Temperaturempfindlichkeit der Cellulosefasern kann der 3D-Druck nicht mit klassischen Thermoplastverfahren erfolgen. Für die Herstellung haben die Forschenden daher einen Prozess entwickelt, der den Druck bei Umgebungstemperatur möglich macht. Der Cellulosefaserstrang wird zunächst mit einem „Binder“ für die Verarbeitung im Drucker stabilisiert. Der speziell gestaltete Druckkopf wandelt den Binder in eine Matrix um, mit der die Cellulose-Endlosfasern umhüllt werden. Da die Cellulose-Fasern und -die Matrix eine ähnliche chemische Struktur haben, ist das Bauteil sehr stabil. Die mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Bruchfestigkeit sind ausgesprochen gut.
Die vom Forschungsteam entwickelte lösungsbasierte und energieeffiziente Herstellungsmethode kann auch bei anderen Fertigungsverfahren für Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen. Sie ist vor allem für die Verarbeitung der stark nachgefragten temperaturempfindlichen Materialien wie Natur- oder Cellulosefasern geeignet. Das Forschungsprojekt „CellLoes-3D-Druck“ wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Biologisierung der Technik“ gefördert.
Über die DITF:
Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) sind das größte Textilforschungszentrum in Europa mit mehr als 300 wissenschaftlichen und technischen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Als einzige Textilforschungseinrichtung weltweit decken sie auf einer Fläche von über 25.000 Quadratmetern die gesamte Produktions- und Wertschöpfungskette von Textilien ab. Seit 1921 bearbeiten die DITF alle wichtigen textilen Themenfelder. Die DITF zählen zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen auf diesem Gebiet.
