Große Bauteile aus Biokunststoff
Auf der Biennale in Venedig zeigt das Fraunhofer WKI eine Säule, die aus naturfaserverstärktem Biokunststoff hergestellt wurde. Sie wurde im 3D-Druckverfahren errichtet, ist nachhaltig und recyclingfähig.
Die raumhohe, trichterförmige Säule stammt aus dem 3D-Druck und besteht aus naturfaserverstärktem Biokunststoff.
Foto: ReportArch I Andrea Ferro Photography
Gemeinsam mit der Universität Stuttgart, dem Laserzentrum Hannover und Industriepartnern hat das Fraunhofer WKI im 3D-Druckverfahren eine Säule aus naturverstärktem Biokunststoff hergestellt. Die Forschenden können mit dieser Säule demonstrieren, dass sich 3D-gedruckte Materialien für große Bauteile in der Architektur eignen. Die Säule ist derzeit auf der Biennale in Venedig zu sehen.
Nachhaltigkeitscharakter durch Recyclingfähigkeit
In der Ausstellung „Materials as a Design Tool“ ist die Säule ein Teil der Ausstellung. In diesem Teil der Ausstellung wird gezeigt welche Anwendungsmöglichkeiten von Biomaterialien, zum Beispiel für den Bausektor möglich sind. Nachhaltige Materialien prägen die Säule. Zudem sind die Materialien recyclingfähig. Somit fügt sich der Säulendemonstrator in die Kreislaufwirtschaft für Materialien ein und erfüllt auch die Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. „Mit unserem Demonstrator zeigen wir, dass es möglich ist, im 3D-Druckverfahren materialeffizient groß angelegte Bauteile auf Basis nachwachsender Rohstoffe anzufertigen“, sagt Dr. Arne Schirp, Projektleiter am Fraunhofer WKI.
Biopolymeren und Naturfasern im Fokus
Die Säule ist im Projekt „3DNaturDruck“ gemeinsam mit Projektpartnern unter Leitung des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart entstanden. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt legt seinen Fokus auf die architektonische Anwendung von 3D-gedruckten Materialien mit Biopolymeren und Naturfasern. Ein Ziel des Projektes die Disziplinen Architekturdesign, Ingenieurwesen und digitale Fertigung so zu verbinden, dass neue Materialisierungsprozesse entstehen können.
Neue Bauteile ermöglichen
Großformatiger 3D-Druck spielt in der Bauindustrie eine zunehmende Rolle. Das additive Fertigungsverfahren ermöglicht material- und kostensparend komplexe und individuelle Bauteile herzustellen. Die Bauteile können frei gestaltet werden und sind bei Verwendung von thermoplastischen Basismaterialien recycelfähig. Durch dieses Verfahren sind neue, hocheffiziente Bauelemente denk- und machbar. Die Forschenden im Projekt „3DNaturDruck“ konzentrieren sich auf das extrusionsbasierte 3D-Druckverfahren „Fused Deposition Modeling (FDM)“ und nutzen Kurz- und Endlosfaserfilamenten auf Naturfaserbasis. Zwei Einsatzzwecke sind durch die Anwendung dieser Technologie in der Architektur als Ziel vorgesehen:
- die vereinfachte Herstellung etablierter Bauteile wie Fassadenelemente, freigeformte Möbel oder Trennwände,
- die Entwicklung von neuartigen, hocheffizienten Bauteilen für völlig neuartige architektonische Bauteile wie beispielsweise tragende Deckenelemente.
Fraunhofer WKI hat in dem Forschungsprojekt die Aufgabe, die biobasierten Compounds und Filamente für die Fertigung von Bauteilen für den Innenausbau im FDM-Verfahren zu entwickeln. Bis Mitte 2024 läuft das Projekt „3DNaturDruck“ und Schirp hat für das Projekt noch Ziele: „Für den Demonstrator auf der Biennale haben wir kurzfaserverstärkte Filamente verwendet. Im weiteren Projektverlauf arbeiten wir an der Entwicklung von Endlosfaserfilamenten und planen hiermit ebenfalls einen Demonstrator zu drucken“.
