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Biopolymere

3D-Druck gelingt jetzt auch mit Biokunststoff

| Redakteur: Peter Königsreuther

Eine 0,5 mm durchmessende Düse eines Extruders bei der erstmaligen Verarbeitung eines thermoplastischen Polyurethans (PUR) aus nachwachsenden Rohstoffen.
Eine 0,5 mm durchmessende Düse eines Extruders bei der erstmaligen Verarbeitung eines thermoplastischen Polyurethans (PUR) aus nachwachsenden Rohstoffen. (Bild: Hochschule Merseburg)

Die Hochschule Merseburg hat eine Versuchsanlage zum Rapid Prototyping mit Biokunststoffen entwickelt. Diese industriell sehr wichtige Technologie konnte bislang nicht mit Biopolymeren umgesetzt werden, wie die Forscher einräumen. Mittels Fused-Extrusion-Prototyping, ließen sich im Projekt nun aber gleich verschiedene biogene Kunststoffe verarbeiten.

Auf der Versuchsanlage in Merseburg, die wie gesagt, das Fused-Extrusion-Prototyping-Verfahren nutzt, ließen sich unter anderem Polymilchsäure, Stärke, biobasiertes Polyamid und biobasiertes Polyurethan bis zu einer maximalen Temperatur von 300 °C verarbeiten.

Rapid Prototyping wird grüner

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Rapid Prototyping (RP) ist ein Begriff für verschiedene Verfahren, die dreidimensionale Bauteile ohne den Umweg über Formen direkt aus den Daten eines Konstruktionsprogrammes wie CAD erzeugen können. RP-Anlagen werden umgangssprachlich auch als 3D-Drucker bezeichnet.

Die Technologie, dank der sich die Produktentwicklungszeiten in der Industrie drastisch verkürzen lassen, hat sich heute am Markt durchgesetzt. Allerdings sind die verschiedenen RP-Verfahren jeweils nur auf ein bestimmtes Material zugeschnitten, Biokunststoffe ließen sich damit bislang nicht verarbeiten.

Versuchsextruder plastifiziert alle Bio-Thermoplaste

In dem jetzt abgeschlossenen Projekt stand die Weiterentwicklung des Fused Extrusion Prototyping-Verfahrens (FEP) zur Verarbeitung thermoplastischer Biokunststoffe in Granulatform im Mittelpunkt. Ziel war es, Anwendern erstmals eine freie Auswahl bei allen thermoplastischen Granulaten zu ermöglichen. Dazu wurden in dem Vorhaben eine Versuchsextrusionsanlage und eine Steuerungseinheit mit entsprechender Software entwickelt, die mit biobasierten thermoplastischen Kunststoffen wie etwa Polyamid, Polyhydroxybutyrat, Polyurethan, Polymilchsäure und Stärke beschickt wurden. Nach umfangreichen Anpassungen konnte die entwickelte Mini-FEP-Anlage alle Kunststoffe in allen Granulatgrößen bis 300 °C verarbeiten.

Die Hochschule Merseburg plant, die Anlage im Rahmen einer Ausgründung zur Marktreife weiter zu entwickeln.

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