Beim Schälen von Reis fallen große Mengen harter Hüllschalen an. Diese Reisspelzen enthalten pflanzliche Fasern und Kieselsäure, werden aber bisher nur begrenzt stofflich genutzt. Für den 3D-Druck könnten sie interessant sein, wenn daraus eine formbare Paste entsteht. Ein Forschungsteam aus Kenia und Freiberg hat dafür Reisspelzenpulver mit Gummi arabicum kombiniert. Das natürliche Pflanzengummi aus Akazienarten dient als Bindemittel und könnte synthetische Binder in pastenbasierten Druckverfahren ersetzen.

Paste aus Reststoffen

Anders als beim üblichen 3D-Druck mit Kunststofffilament arbeitete das Team mit einer zähflüssigen Paste, die Schicht für Schicht durch eine Düse gedrückt wird. Für die Versuche wurden Reisspelzen und Gummi arabicum getrocknet, gemahlen, gesiebt und mit Wasser gemischt. Gedruckt wurden einfache Zylinder und Stäbe, um Verarbeitbarkeit, Formstabilität und Festigkeit zu prüfen.

Am besten ließ sich die Paste mit Partikeln zwischen 90 und 125 Mikrometern verarbeiten. Sie floss gleichmäßig, die Düse verstopfte kaum und die Formen blieben stabil. Gröbere Partikel funktionierten ebenfalls, führten aber eher zu ungenauen Formen. Entscheidend ist also nicht nur der Rohstoff, sondern auch seine Aufbereitung.

Festigkeit bleibt Anwendungsthema

Bei den Belastungstests schnitten Proben mit etwas gröberen Partikeln besser ab, vor allem bei höherem Anteil an Gummi arabicum. Die höchste Biegefestigkeit lag bei 8,3 Megapascal, die Druckfestigkeit bei bis zu 5 Megapascal. Damit erreichen die Laborproben eine gewisse Stabilität, sind aber noch keine belastbaren Bauteile.

Mögliche Einsatzfelder sehen die Forschenden bei Verpackungen, Einlagen oder anderen leichten Formteilen. Der Ansatz zeigt, wie ein landwirtschaftlicher Reststoff mit einem natürlichen Binder für den 3D-Druck nutzbar werden könnte. Bis zur praktischen Anwendung bleiben jedoch Fragen offen, etwa zur Haltbarkeit bei Feuchtigkeit, zur Maßhaltigkeit größerer Bauteile und zur Übertragung auf industrielle Verfahren. Gefördert wurde die Arbeit vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Projekt RAMMforIU.

ag