Im Projekt 3DNaturDruck sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile, beispielsweise Fassadenelemente entstehen. Dabei wollen die Partner erforschen, wie additive Herstellungsverfahren die Produktion architektonischer Bauteile vereinfachen können. Das Ziel der Projektpartner: Innovative Designs, die gleichzeitig ökologisch und nachhaltig sind.
Naturfaserverstärkte Biopolymere sind dabei besonders geeignet, um Bauteile mit komplexen Geometrien mit geringem Material- und Kostenaufwand zu realisieren. In die Überlegungen fließen auch Elemente der Topologieoptimierung ein, so dass Gewicht und Materialnutzung für die architektonischen Bauteile entsprechend ihrer tragwerkstechnischen Beanspruchung optimiert und per additiver Fertigung umgesetzt werden können.
Innerhalb des Projektes werden unterschiedliche naturfaserverstärkte Biopolymer-Komposite untersucht. Die Partner forschen sowohl an Verarbeitungsverfahren mit sehr kurzen Naturfasern, etwa aus Holz und Stroh, als auch an einem Verfahren für den Druck von Endlosfasern aus Hanf und Flachs in Kombination mit Biopolymeren. Das LZH entwickelt dann Prozesse für diese neuen Materialien und passt Werkzeuge und Düsengeometrien des FDM-Druckers an. Als Demonstrator soll ein Pavillon mit den 3D-gedruckten Fassadenelementen auf dem Campus der Universität Stuttgart entstehen.
Das Interesse an Naturfasern für strukturelle Bauteilen in Architektur und Bauwesen ist groß. Denn Naturfasern beistzen gute mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht und sind in hohem Maß verfügbar. Als nachwachsende Ressource mit teilweise sehr kurzen Erneuerungszyklen sind sie außerdem ökologisch eine bessere Alternative als synthetische Fasern.
Im Projekt 3DNaturDruck geht es um das Design und die Fabrikation von 3D-gedruckten Bauteilen aus Biokompositen unter Verwendung von Filamenten mit Endlos- und Kurznaturfasern. Koordiniert wird das Projekt von der Abteilung Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (BioMat) am Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart. Projektpartner sind neben dem LZH das Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) sowie die Industrieunternehmen Rapid Prototyping Technologie, ETS Extrusionstechnik, 3dk.berlin und ATMAT. Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. gefördert.
Bild oben: Im Projekt 3DNaturDruck sollen Bauelemente aus Naturfasern additiv gefertigt werden, wie hier eine Freiformkachel aus Holzkurzfaserfilament (Quelle: LZH).
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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