3D-Druck – das verbinden viele Menschen noch immer mit der präzisen, an Tintenstrahldrucker angelehnten Herstellung kleiner Kunststoffteile. Die Industrie nutzt das Verfahren jedoch längst, um auch große Bauteile herzustellen, sogar im Bauwesen. Für diese Branche will das Projekt 3DNaturDruck unter Leitung der Universität Stuttgart nun einen nachhaltigen Druckprozess mit Naturfasern entwickeln.

Technische und ökologische Vorzüge

Ziel des Vorhabens ist es, naturfaserverstärkte Biopolymere im 3D-Druckverfahren zu produzieren, die beispielsweise als Fassadenelemente verbaut werden können. Derartige Bauteile könnten die Vorteile von Naturfasern und 3D-Druck vereinen: Naturfasern weisen oft sehr gute mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht auf. Sie sind weit verfügbar und zählen zu den meist schnell erneuerbaren Ressourcen. Im 3D-Druck lassen sich komplexe Geometrien mit wenigen Arbeitsschritten sowie geringem Material- und Kostenaufwand realisieren. Beispielsweise können Architekten so attraktive Oberflächenformen umsetzen, die zugleich komplexe statische Anforderungen berücksichtigen.

Pavillon als Demonstrator

Dafür muss es jedoch zunächst gelingen, geeignete naturfaserverstärkte Biopolymer-Komposite zu identifizieren und dann Werkzeuge und Düsengeometrien des Druckverfahrens an diese Materialien anzupassen. Die Projektbeteiligten wollen dabei sowohl kurze Naturfasern aus Holz und Stroh erproben als auch sogenannte Endlosfasern aus Hanf und Flachs. Als Demonstrator beabsichtigt das Forschungsteam, die in additiver Fertigung hergestellten Fassadenbauteile für einen Pavillon zu verwenden, der auf dem Campus der Universität Stuttgart errichtet werden soll.

Kooperation zwischen Forschung und Industrie

Neben der Abteilung Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (BioMat) am Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart sind am Projekt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), das Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) sowie die Industrieunternehmen Rapid Prototyping Technologie GmbH (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Mücheln), 3dk.berlin (Berlin) und ATMAT Sp. Z o.o. (Krakau, Polen) beteiligt. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft fördert das Vorhaben finanziell.

bl