Von der Cellulose zum 3D-Objekt
3D-Druck mit biobasiertem Polymer für CO2-neutrale Fertigungsverfahren
© Wiley-VCH
Bei herkömmlichen „subtraktiven“ Verfahren wird geschnitten, gesägt, gedrechselt und gefräst – entsprechend viel Material fällt als Abfall an. 3D-Druckverfahren sind vom Prinzip her abfallfrei, denn es handelt sich um „additive“ Produktionsmethoden: Dreidimensionale Objekte entstehen durch schichtweisen Auftrag des Materials. Die gängigste Variante ist das sogenannte Schmelzschichten (Fused Deposition Modeling, FDM): Ein Rohmaterial wird durch eine heiße Düse auf eine bewegliche Unterlage gepresst und dadurch verflüssigt (Extrusion). Der Druckkopf fährt die einprogrammierte Form wie bei einem herkömmlichen zweidimensionalen Druckvorgang ab und scheidet dabei – statt Tinte – kleine Mengen eines Polymers ab. Dies wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das gewünschte dreidimensionale Objekt fertig ist. Die bisher verwendeten Polymere haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, die ihren Einsatz limitieren. So sind einige der Polymere gegenüber organischen Lösemitteln empfindlich. Die lösemittelbeständigen haften dafür schlecht und schrumpfen beim Erhitzen stark, sodass sich Schichten ablösen können und Fehler während des Druckens auftreten.
Die Forscher um Valentin P. Ananikov von der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau haben diese Probleme jetzt gemeistert und gleichzeitig ein nachhaltiges Verfahren entwickelt: Den 3D-Druck mit Polyethylen-2,5-furandicarboxylat (PEF), einem Polymer, das sie aus Cellulose herstellten.
Der 3D-Druck gelang dem Team auf einfache Weise mit einem handelsüblichen 3D-Drucker unter Standard-Einstellungen. Die einzelnen Lagen der gedruckten Objekte waren fest miteinander verbunden und ihre Oberfläche wirkte glatt und hochwertig. Im Test zeigten sich die Objekte hoch beständig gegenüber Methylenchlorid, einem der aggressivsten Lösungsmittel. Dank der hohen Temperaturstabilität des PEF ließen sich die gedruckten Objekte ohne Qualitätsverluste immer wieder schmelzen, zu Filamenten verarbeiten und erneut drucken.
Computerberechnungen ergaben, dass die einzelnen Bausteine des PEF Bereiche enthalten, die nicht linear sind, sondern spiralig verdreht. So werden neuartige Strukturtypen zugänglich. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die vergleichsweise hohe Polarität von PEF. Die Forscher sind zuversichtlich, dass sich PEF dank seiner interessanten Eigenschaften weitere Anwendungsfelder erobern kann.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
HYPERION II von Bruker
FT-IR und IR-Laser-Imaging (QCL) Mikroskop für Forschung und Entwicklung
Untersuchen Sie makroskopische Proben mit mikroskopischer Auflösung (5 µm) in sekundenschnelle
Eclipse von Wyatt Technology
FFF-MALS System zur Trennung und Charakterisierung von Makromolekülen und Nanopartikeln
Neuestes FFF-MALS-System entwickelt für höchste Benutzerfreundlichkeit, Robustheit und Datenqualität
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.