TU Graz entwickelt Methode zum Kleben von Holz und Polymeren durch 3D-Druck
Was wäre, wenn man Plastik auf Holz kleben könnte, ohne Klebstoffe oder Chemikalien? Das war das Ziel eines Forscherteams der Technischen Universität Graz. Die Wissenschaftler nutzten die additive Fertigung, um verschiedene Materialien Schicht für Schicht auf Holz aufzubringen und nannten ihre Technik „AddJoining“. Die Materialien drangen tatsächlich in das Holz ein, wodurch diese extrem starken Verbindungen entstanden. Es wurden verschiedene Materialien wie Polyamid oder kohlenstofffaserverstärktes Polyphenylensulfid getestet, sowohl auf Eichen- als auch auf Buchenholz. Mit dieser Technik hofft das Team, die Umweltauswirkungen von industriellen Klebstoffen und Leimen zu reduzieren.
Bei den in der Industrie verwendeten Klebstoffe handelt es sich oft um synthetische Klebstoffe, die aus Kohlenwasserstoffderivaten und der chemischen Industrie hergestellt werden. Das bedeutet, dass sie nicht abbaubar sind und das Recycling bestimmter Produkte stark erschweren. Zwar werden immer mehr sogenannte natürliche Klebstoffe entwickelt und es gibt sogar Initiativen für biologisch abbaubare Lösungen, aber die Bemühungen reichen nicht aus und die Realität ist weniger grün, als man es sich wünschen würde. Um dieses Problem zu bekämpfen, hat sich dieses Forscherteam in Österreich die Technik des AddJoining ausgedacht.
Von links nach rechts: Awais Awan, Sergio Amancio und Gean Marcatto vom Institut für Werkstoffkunde, Fügetechnik und Umformtechnik der TU Graz. (Bild: Wolf – TU Graz)
Konkret geht es darum, das Material anstelle einer herkömmlichen Druckplatte auf unbehandeltes Holz aufzubringen, um Fugen zwischen den beiden Materialien zu schaffen. Man kann sich vorstellen, welche Einschränkungen dies mit sich bringt, aber die ersten erzielten Ergebnisse sind ermutigend. Gean Marcatto, einer der Forscher, erklärt: „Wir konnten nach dem Bruch der Konstruktion in den Holzporen Kunststoff und im Kunststoff Holzfasern finden, was darauf schließen lässt, dass der Bruch im Holz oder Kunststoff, aber nicht an der Verbindung stattgefunden hat.“
Die Forscher erklären, dass sie noch bessere Ergebnisse erzielen könnten, wenn sie das Holz behandeln würden, indem sie z. B. eine Nanostruktur mittels Lasergravur in das Holz einbringen würden. Dadurch könnten sie die Poren vergrößern und eine bessere Haftung erreichen. Sergio Amancio, einer der Teammitglieder, fährt fort: „Wir wollten aber mit möglichst wenigen Schritten und vor allem ohne Chemikalien arbeiten. Diese Technik können wir vor allem mit komplizierten Geometrien gut anwenden, weil die Bauteile direkt auf die Oberfläche gedruckt werden – in welcher Geometrie auch immer erforderlich.“
Die Ultrasonic Joining Methode (Bild: Wolf – TU Graz)
Es wurde außerdem eine zweite Technik entwickelt, nämlich Ultrasonic Joining, die nichts mit der additiven Fertigung zu tun hat: Dabei werden zwei Materialien durch die Erzeugung von Ultraschall und Wärme miteinander verbunden. HIER können Sie mehr über diese beiden Methoden erfahren.
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*Titelbildnachweis: Wolf – TU Graz
