Für die additive Fertigung komplexer, dreidimensionaler Bauteile benötigt man häufig sogenannte Support- oder Stützstrukturen. Sie bestehen aus Kunststoffen, die sich nach der Fertigstellung vom eigentlichen Bauteil entfernen lassen. Je nach Art des Stützkunststoffs kann sogar reines Wasser als Lösemittel dienen. Die Rückstände der Stützkunststoffe gelangen dann in Form von Mikroplastik über das Abwasser in den natürlichen Wasserkreislauf, da Kläranlagen sie nicht vollständig herausfiltern können.
Im Vorhaben AquaLoes haben Forschende des Instituts für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart (IKT) bioabbaubare Stützstrukturen für den 3D-Druck entwickelt. Sie bestehen hauptsächlich aus Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) und Kochsalz und lassen sich im Wasserbad vom Bauteil ablösen und über das Abwasser entsorgen. Dabei entsteht kein Mikroplastik, denn das vollständig aus biologischen Quellen stammende PHBV ist in natürlichen Gewässern, auch im Meer, biologisch abbaubar.
Da PHBV selbst zwar in Wasser abbaubar, jedoch nicht wasserlöslich ist, realisierten die Forschenden das Ablösen des Stützwerkstoffs über die Compoundierung von Kochsalz. Die Stützpolymere sollten so im Wasser in kleine Fragmente zerfallen, die man aus der Flüssigkeit herausfiltern kann oder die bei Verbleib im Abwasser in überschaubaren Zeiträumen durch Mikroorganismen abgebaut werden.
„Aufgrund der geringen Partikelgröße gehen wir von wenigen Monaten für den Abbau aus.“
Prof. Christian Bonten, Projektleiter am IKT
Noch ist das bioabbaubare Stützpolymer nicht marktreif. Es bedarf insbesondere noch Verbesserungen bei der Ablösbarkeit und -dauer sowie der Kombinationsfähigkeit mit weiteren 3D-Druckmaterialien, da bisher hauptsächlich PLA getestet wurde. Das IKT-Team sucht aktuell interessierte Industriepartner, um den Ansatz gemeinsam weiter zu entwickeln. Die Universität Stuttgart hat bereits ein Patent auf 3D-Druck-Supportmaterial aus PHBV, Salz und weiteren Polymeren, Weichmachern und Hilfsmitteln angemeldet.
Bild oben: Ein Stützkunststoff aus 40 % PHBV, 10 % PEG und 50 % hochfeinem Kochsalz (im Bild die drei Prüfstäbe rechts) hatte die besten Eigenschaften für den 3D-Druck. Das Compound ist in Meerwasser vollständig biologisch abbaubar. (Quelle: IKT, Universität Stuttgart)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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