3D-Druck mit Holz | heise online

Der 3D-Druck verändert zahlreiche Branchen grundlegend, und die Möbelbranche profitiert besonders von Holzpotenzial als umweltfreundlichem und optisch ansprechendem Material. Eine neue Methode, um Holzabfälle für den 3D-Druck zu nutzen, kommt aus Israel. Forscher der Hebrew University of Jerusalem haben ein Verfahren entwickelt, um aus Holzspänen 3D-Filament zu produzieren.

Holzfasern als Basis

Das Forschungsteam um Doron Kam sammelte Holzreste aus der Möbel- oder Baubranche und trocknete diese gründlich, um den Wassergehalt zu minimieren. Danach mahlten sie die Partikel zu feinem Pulver und mischten das Holzpulver mit organischen Klebstoffen wie Lignin oder Naturharzen. So entsteht ein stabiles Filament für FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling). Anschließend druckten sie mit einem 3D-Drucker damit Bänder. Aus diesen Bändern formten sie eine meterhohe Schale durch Anordnung der Bänder in engen Kreisverläufen.

Frühere Studien zum 3D-Druck mit Holz offenbarten dabei eine Eigenart des Materials. Es krümmt sich und schrumpft beim Trocknen. Dadurch wölben sich die Ränder eines gedruckten Kreises nach oben, statt die Rundung zu erhalten. Kam und sein Team nutzten diese Eigenschaft nun zur Verbesserung des Druckprozesses. Anstelle rechteckiger Formen verwendete das Team Spiralformen und konzentrische Kreise zum Ausdruck, was die Festigkeit erhöhte.

Wie das Branchenportal 3DActivation berichtete, gelang der Durchbruch durch Anpassung der Druckgeschwindigkeit in Verbindung mit der Ausrichtung und individuellen Trocknung von 3D-gedruckten spiralförmigen Helix-Streifen. „Ziel ist es, das Verfahren zu perfektionieren, um eines Tages beliebige Holzabfälle oder auch Äste zu zerkleinern und als Basismaterial mittels 3D-Druck dann für die Herstellung von Holzprodukten und Möbeln nutzen zu können“, so das Forschungsteam.

3D-Druck aus dem Erzgebirge

Andere Wege geht ein Forscherteam aus dem Erzgebirge, wo traditionell Holzspielzeug, Nussknacker, Räucherfiguren sowie Möbel und Halbzeuge aus Holz seit Generationen gefertigt werden. Bei den unterschiedlichen Verfahren für den 3D-Druck ist für Holz besonders die Werkstoffextrusion im Liquid-Deposition-Modeling-Verfahren (LDM) interessant. Ein Forschungsteam um Dr.-Ing. Michael Rosenthal von der TU Dresden nutzt das LDM-Verfahren zur Herstellung von Holzprodukten über 3D-Drucker. Michael Rosenthal und sein Team ahmen bei dem Verfahren die Arbeitsweise von Wespen nach, die Holzbrei für Nester formen.

Dabei besteht das Material zu 90 Prozent aus Holzresten wie Spänen und Staub. Teammitglieder mischten es mit Bindern wie Stärke oder Celluloseether in Wasser. Sie passten die Eigenschaften an und reduzierten das Schrumpfen, wobei sich die Festigkeit steigern ließ. Das entstandene Material klebt gut, erlaubt Schrauben mit halber Spanplattenfestigkeit bei einer Druckfestigkeit von bis zu 8 MPa (Mega Pascal) und hält Klammern sicher. Als gedruckte Beispiele präsentieren die Forscher etwa Schmuckschatullen mit gedrechseltem Deckel und gedruckte Dosen aus Abfallspänen. Teammitglied Stefan Beyer formte im Workshop sogar Gitarrenkörper über den 3D-Drucker.

Weitere Infos zum Verfahren sowie Termine zu Workshops zum 3D-Druck von Holzgegenständen bietet die Initiative Denkstatt Erzgebirge auf der Webseite.

(usz)