Lignum Holzwirtschaft Schweiz

Nachhaltige Bauelemente im 3D-Druck aus Naturfasern

Der 3D-Druck ist in der Architektur längst angekommen. Jetzt soll er auch ökologisch werden: Das Laser Zentrum Hannover LZH forscht zusammen mit Partnern daran, wie sich individuelle Bauelemente aus Naturfasern mittels additiver Fertigung herstellen lassen.

Im Labor werden Bauelemente aus Naturfasern additiv gefertigt, hier etwa eine Freiformkachel aus Holzkurzfaserfilament.
Bild LZH

 

Im Projekt ‹3DNaturDruck› sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile wie etwa Fassadenelemente entstehen. Dafür entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die entsprechenden Kompositmaterialien aus Biopolymeren sowohl mit Naturkurzfasern als auch mit Naturendlosfasern und optimieren sie für die Verarbeitung mit dem additiven Fertigungsverfahren FDM (Fused Deposition Modelling). Das Ziel der Projektpartner: Smarte und innovative Designs, die gleichzeitig nachhaltig sind.

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.


Naturfasern für komplexe Geometrien

Die Projektpartner wollen erforschen, wie sich mit der additiven Fertigung Herstellungsverfahren für architektonische Bauteile vereinfachen lassen. Naturfaserverstärkte Biopolymere sind besonders geeignet, um Bauteile mit komplexen Geometrien mit wenigen Arbeitsschritten und geringem Material- und Kostenaufwand zu realisieren. Mit ihrer Forschung arbeiten die Partner ausserdem an gänzlich neuen Ausgangsbedingungen für die Fabrikation von architektonischen Bauteilen: So lässt sich etwa die Topologieoptimierung von Bauteilen entsprechend ihrer tragwerkstechnischen Beanspruchung mit additiver Fertigung gut umsetzen.

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 GmbH (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Mücheln), 3dk.berlin (Berlin) und ATMAT Sp. Z o.o. (Krakau, Polen).


Link www.lzh.de | www.itke.uni-stuttgart.de