Der Bereich der additiven Fertigung ist so umfangreich und kreativ wie noch nie. Es zeigen sich unzählige Möglichkeiten, mittels 3D Druck-Verfahren einzigartige Dinge zu erschaffen, die sogar so stabil sind, dass sie im Bauwesen Verwendung finden können. Manche von ihnen bestehen neuerdings aus Naturfasern. Das hat es auf sich mit dem 3D Druck mit Naturfasern:
Schon vom Namen her machen Naturfasern deutlich, dass sie rein biologischen Ursprungs sind und somit schon einmal den Standardanforderungen an eine natürliche Fertigung genügen. Doch das ist noch längst nicht alles, denn es reicht nicht allein ein Naturprodukt zu sein, um eine ganze Branche von der hohen Komplexität, Stabilität und damit dem Nutzen zu überzeugen. Normalerweise nutzen Forscher zur additiven Fertigung von Bauteilen Kunststoff oder Beton. Nicht in diesem Fall. Nun kommen Endlosfasern aus der Landwirtschaft zum Einsatz, gefördert durch das „Deutsche Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft“. Dafür wird das sogenannte FDM-Verfahren eingesetzt, das allerdings zunächst auf Versuchsebene mit der Erwartung, später eine entsprechende Optimierung zu erfahren.
3D Druck mit Naturfasern – wieso?
Zunächst konzentrieren sich die beteiligten Wissenschaftler darauf, naturfasernverstärkte Biopolymere zu implementieren. Daran beteiligt sind Forscher der Abteilung Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (kurz BioMat) vom Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen an der Universität Stuttgart. Projektpartner sind auf diese spannende Studie natürlich längst aufmerksam geworden und so haben sich unter anderem das Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Rapid Prototyping Technologie GmbH, 3dk-Berlin, ETS Extrusionstechnik, das Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) und ATMAT an den Forschungen beteiligt. Sie alle haben großes Interesse an den Kurzfasern, die aus Kompositmaterialien bestehen. Deren Grundlage bildet Biokunststoff. Gemäß Definition haben die Fasern eine Länge von höchstens einem Millimeter. Bei den Endlosfasern sind es 50 Millimeter.
Den Fokus auf Nachhaltigkeit legen
Das Thema Nachhaltigkeit ist längst in der Baubranche angekommen. Das muss es auch, denn kein anderer Sektor gilt als so schädlich für die Umwelt und so lasch im Umgang mit wertvollen natürlichen Ressourcen. Ein Beispiel dafür ist die Verwendung von Bausand. Der wird teuer eingekauft, weit verschifft und er hat trotzdem seine Endlichkeit, weil es nur noch wenige Ressourcen auf der Welt gibt. Deshalb schon allein ist es interessant, auch in andere Sparten zu schauen und neue Rohstoffe aufzutun. Wie jetzt in Bezug zu den Naturfasern. Und die haben so einige Vorteile, speziell im Vergleich zu Beton. Sie sind nicht nur quasi überall und immer wieder neu verfügbar, sie haben auch ein niedriges Gewicht, bieten aber trotzdem höchste Stabilität. Die mechanischen Eigenschaften wissen ebenfalls zu überzeugen, deshalb macht es Naturfasern so ideal zur Konstruktion von ganzen Gebäuden.
Die Qualität immer im Blick behalten
Endlich gäbe es keine weiteren Debatten über die Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Diese wären ja somit vorhanden und damit auch jederzeit reproduzierbar. Insgesamt sind Naturfasern sowieso auf dem Vormarsch und lösen auch in der Textilbranche immer mehr synthetischen Fasern ab. Die Vorteile überwiegen einfach. Trotzdem gibt es ein kleines Problem. Noch schaffen die Fasern nicht zuverlässig die strengen industriellen Qualitätsstandards. Doch auch dieses Problem werden die emsigen Wissenschaftler sicher lösen. Die Studien laufen noch. Dabei kommen unterschiedliche Grundstoffe wie Flachs und Hanf zum Einsatz und das solange, bis die perfekte Mischung für die optimale Faser gefunden ist. Dazu werden die Rohstoffe mit sogenannten Biopolymeren gemischt. Die Kontrolle über den Druck hat dabei das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH). Hierher kommen auch die notwendigen Materialien und Werkzeuge für den Druck. Als Pilotprojekt in diesem Segment diente der Druck von Fassadenelementen. Die sollen später von Hannover aus nach Stuttgart an die Universität entsandt werden und dort als Grundlage eines neues Gebäudes dienen. Damit möchten die Wissenschaftler endgültig beweisen wie stabil, hochwertig und flexibel Naturfasern langfristig sein können. Auch wenn es bis zur Marktreife noch einige Zeit dauern kann. Wir sind gespannt wie sich der 3D Druck mit Naturfasern noch entwickelt!
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