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Additive Fertigung 3D-Druck mit biobasiertem Polymer aus Cellulose

Redakteur: Beate Christmann

Russische Wissenschaftler sollen ein Polymer aus Cellulose hergestellt haben, das vollständig aus Biomasse gewonnen wird und sich per 3D-Druck verarbeiten lässt. Die mittels handelsüblicher 3D-Drucker erzeugten Kunststoffobjekte seien hochwertig, recycelbar und lösemittelbeständig.

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Ein Polymer aus Cellulose: Russische Wissenschaftler berichten, dass sie einen problemlos recycelbaren und damit umweltfreundlichen Kunststoff vollständig aus Biomasse gewinnen konnten, der sich überzeugend mittels 3D-Druckverfahren verarbeiten lasse.
Ein Polymer aus Cellulose: Russische Wissenschaftler berichten, dass sie einen problemlos recycelbaren und damit umweltfreundlichen Kunststoff vollständig aus Biomasse gewinnen konnten, der sich überzeugend mittels 3D-Druckverfahren verarbeiten lasse.
(Bild: Wiley-VCH)

Kunststoffe umweltfreundlich und CO2-neutral herzustellen, daran forscht die Materialwissenschaft schon länger. Russischen Wissenschaftlern der Akademie der Wissenschaften in Moskau soll nun ein entscheidender Durchbruch gelungen sein: In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten sie, dass sie ein Polymer aus Cellulose hergestellt haben, das sich komplett aus Biomassen gewinnen lässt: Polyethylen-2,5-furandicarboxylat (PEF) soll sich zudem mit einem handelsüblichen 3D-Drucker und Standardeinstellungen zu hochwertigen, recyclebaren und lösemittelbeständigen Kunststoffobjekten verarbeiten lassen.

Bisher verwendete Polymere weisen Nachteile auf

Die Herstellung von Kunststoffgegenständen ist in der Regel alles andere als umweltfreundlich: Bei herkömmlichen subtraktiven Verfahren wird geschnitten, gesägt, gedrechselt und gefräst – entsprechend viel Material fällt als Abfall an. 3D-Druckverfahren sind vom Prinzip her abfallfrei: Dreidimensionale Objekte entstehen durch das schichtweise Auftragen des Materials. Doch die bisher verwendeten Polymere weisen eine Reihe von Nachteilen auf, 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.

Neues Material soll viele positive Eigenschaften aufweisen

Dem russischen Forscherteam um den Wissenschaftler Valentine P. Ananikov ist der 3D-Druck mit dem neuen Material nach eigener Aussage auf überzeugende Weise gelungen: Die einzelnen Lagen der gedruckten Objekte sollen fest miteinander verbunden gewesen sein und ihre Oberfläche glatt und hochwertig gewirkt haben. Zudem sollen sich die Objekte hoch beständig gegenüber Methylenchlorid, einem der aggressivsten Lösungsmittel, gezeigt haben. In seinen Darstellungen berichtet Ananikov, dass sich die gedruckten Objekte in Folge der hohen Temperaturstabilität des PEF ohne Qualitätsverluste immer wieder schmelzen, zu Filamenten verarbeiten und erneut drucken ließen.

Computerberechnungen ergaben, dass die einzelnen Bausteine des PEF Bereiche enthalten, die nicht linear sind, sondern spiralig verdreht. So sollen neuartige Strukturtypen zugänglich werden. Zudem bringe das Material eine vergleichsweise hohe Polarität mit.

Zum Originalbeitrag in der Zeitschrift Angewandte Chemie.

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