Holz macht jetzt auch 3D-Druck nachhaltig

Was hat Wald und Holz mit fertigungstechnischen Innovationen zu tun? Einiges – denn Holz und seine Bestandteile kann Prozesse nachhaltig gestalten, wie der 3D-Druck zeigt (Foto: Dr. Horst Sproßmann)

Aus Holz gewonnene Zellulose vereinfacht den 3D-Druck. Das Filament kann als Stützmaterial einfach in Wasser aufgelöst und anschließend wiedergewonnen werden

Der 3D-Druck revolutioniert die industrielle Fertigung – inzwischen nichts Neues. Umso bemerkenswerter die jüngste Entwicklung: Die aus Holz gewonnene Zellulose, Hauptbaustoff des Holzes, wird chemisch gereinigt, aufgeschlossen und zu Filament umgewandelt. Filament ist gleichsam das Baumaterial für den 3D-Drucker, das fadenförmig auf einer Spule, ähnlich einer Fadenrolle an der Nähmaschine, dem Drucker zur Herstellung eines Bauteils dient. Während die Nähmaschine „näht“, „schichtet“ ein 3D-Drucker ein digital konstruiertes Bauteil auf. Der Clou daran: Das Zellulosefilament kann im Bauteil durch ein Wasserbad wieder restlos aufgelöst werden. Dies ist immer dann erforderlich, wenn an dem Bauteil sog. Hilfs- und Stützstrukturen beim Schichten erforderlich sind, die später überflüssig sind. Bisher wurden solche Stützstrukturen im Nachgang aufwendig per Hand weggeschnitten oder mit Natronlauge weggeätzt. Der DuPont-Materialentwickler, Dr. Roland Bayer, wurde nach Information der VDI-Nachrichten hierfür aktuell mit dem Meyer-Galow-Preis, einer hoch angesehenen Auszeichnung für Wirtschaftschemie in Deutschland, ausgezeichnet.

Die Innovationsfähigkeit von Holz ist grenzenlos
„Holz ist wieder einmal der Ausgangspunkt für eine der jüngsten Innovation im industriellen Fertigungsbereich. Holz ist der Innovationstreiber in der Bioökonomie und ich bin mir sicher, das wird Holz auch noch lange Jahre bleiben und den Weg zu einer nachhaltigen Wirtschaft weiter ebnen“, so Volker Gebhardt, ThüringenForst-Vorstand. ThüringenForst ist mit rund 200.000 Hektar Waldfläche Thüringens größter Waldbesitzer, der rund 50 % der landesweit geernteten Holzmenge verantwortet. Mit dem nachhaltig produzierten Roh-, Bau- und Werkstoff Holz als Basismaterial für das recyclefähige Stützfilament, aber auch mit dem Ersatz der bisherig verwendeten heißen Natronlauge zur Nachbehandlung des Druckobjektes, gefährlich für Mensch und Umwelt, können entscheidende industrielle Fertigungsprozesse vereinfacht werden.

Das Druckobjekt muss nur ins kalte Wasserbad
Nach Herstellung des Druckobjektes wird dies nun einfach in ein kaltes Wasserbad gegeben. Die überflüssigen Stützstrukturen lösen sich auf, während die mit einem wasserfesten Filament erstellten Bauteilkomponenten übrig bleiben. Wird das „Waschwasser“ nun auf 60° C erhitzt, beginnt das Stützmaterial auszuflocken. Es kann dann abfiltriert, zu einem neuen Filamentfaden extrudiert und wiederverwendet werden. Die Kombination zweier Filamenteigenschaften, nämlich thermoplastisch und wasserlöslich zugleich zu sein, gilt als polymerchemische Meisterleistung. „Damit wird erneut eindrucksvoll unterstrichen, welche wichtige Funktion der Roh-, Bau- und Werkstoff Holz in einer nachhaltig ausgerichteten Wirtschaft der Zukunft hat. Aufforstung, Pflege und Ernte von Bäumen sind ein immerwährender Kreislauf, die vielfältige Holzverwendung ist schließlich die Krönung dieses Kreislaufes“, so Gebhardt abschließend.

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Dr. Horst Sproßmann