researchXchange: Holzbasierter 3D-Druck 20. September 2019

20.09.2019, 12.00-12:45 Uhr – Aula, Quellgasse 21, Biel

Entwicklung von Materialtechnologien für den holzbasierten 3D-Druck

Referat

Die BFH forscht aktuell am holzbasierten 3D-Druck, mit dem Ziel der Entwicklung einer Materialtechnologie, in der Holz nicht nur als Füllstoff eines Kunststofffilaments oder als Zuschlagsstoff in mineralischen Systemen dient, sondern die eigentliche Hauptkomponente des Materialsystems darstellt. Damit durchgeführte Druckverfahren könnten die Produktion individualisierter Produkte auf Holzbasis für den Innenausbau, den Möbelbau oder den Holzbau ermöglichen.

Die grosse Bandbreite der bestehenden 3D-Druckverfahren bietet verschiedene Ansätze für holzbasierte Materialtechnologien. Im Vergleich zu den etablierten Produktionsprozessen in der Holzwirtschaft bestehen jedoch erhebliche Unterschiede, die neue Herausforderungen für 3D-druckbare holzbasierte Materialsysteme beinhalten. So stehen in 3D-Druckverfahren die für die Herstellung klassischer partikelbasierter Holzwerkstoffe eingesetzten Temperaturen, Pressdrücke und Presszeiten für die Kompression und Aushärtung der Partikel-/Bindemittelgemische nicht zur Verfügung. Eine einfache Übertragbarkeit bestehender Materialtechnologien auf den 3D-Druck ist nicht möglich. Mehrere Ansätze für holzbasierte Materialtechnologien für 3D-Druck-Prozesse nach dem Schmelzschichtungsprinzip (Fused Deposition Modelling, FDM) sind in Erprobung. So bieten sich denn Filamentdrucksysteme auf Basis von Lignin an, einer der drei Gerüstsubstanzen des Holzes. Gereinigte technische Lignine, zunehmend verfügbar durch den Ausbau industrieller Produktionskapazitäten, können dafür chemisch so modifiziert werden, dass sie als Thermoplast für die Filamentherstellung eingesetzt werden können. Ein weiterer Ansatz besteht in einer Kombination von Fasern oder Spänen mit einem Bindemittel für auf Extrusion basierte Verfahren, ähnlich zum 3D-Druck mit Beton. Die wesentliche Herausforderung liegt auch hier in der Wahl eines geeigneten Bindemittels, da klassische Duroplasten der Holzwerkstoffproduktion aus prozesstechnischen Gründen nicht eingesetzt werden können. Der Einsatz holzbasierter Bindemittel, z.B. Cellulose oder Tanninklebstoffe, ist eine Möglichkeit, beinhaltet indes durch die bei der Trocknung erfolgende Wasserabgabe und den damit einhergehenden Volumenschwund sowie langsame Prozesszeiten wesentliche Einschränkungen.

Referent

Ingo Mayer
Dr. Ingo Mayer

Ingo Mayer hat an der Universität Hamburg seine Ausbildung zum Diplom-Holzwirt absolviert und danach promioviert. Seit 2007 ist er an der Berner Fachhochschule tätig. Er ist Professor für Holzchemie und Materialemissionen, Leiter des BFH-Zentrum Holz – Ressource und Werkstoff sowie Stellvertretender Leiter des Instituts für Werkstoffe und Holztechnologie.

Steckbrief

  • Startdatum 20.09.2019, 12.00-12:45 Uhr
  • Ort Aula, Quellgasse 21, Biel

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