Was Sie über den 3D-Holzdruck wissen müssen

Wenn man von additiver Fertigung spricht, denkt man meist zuerst an die Herstellung von Teilen aus Polymeren oder Metallen. Diese Technologie hat sich jedoch im Laufe der Zeit so weit entwickelt, dass wir heute Modelle aus einer Vielzahl von Materialien herstellen können. Von Keramik über Lebensmittel bis hin zu stammzellbeladenen Hydrogelen. Zu den erstaunlichsten Materialien, die wir für den 3D-Druck verwenden können, gehört Holz. Ob durch Filamentextrusion oder pulverbettbasierte Verfahren, diese Form der Herstellung wird immer beliebter. Wenn Sie alles über den 3D-Holzdruck wissen wollen, lesen Sie weiter und verpassen Sie nicht diesen umfassenden Leitfaden.

Einem in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Bericht zufolge hat der Mensch bereits 54 % des gesamten Baumbestands auf unserem Planeten ausgerottet. Die Abholzung der Wälder ist heute eine wahre Bedrohung. Was können wir also tun, um Holz zu gewinnen, ohne Bäume zu fällen? Die Antwort könnte in der additiven Fertigung liegen. Da Holz ein Rohstoff ist, der aus Bäumen gewonnen wird, gilt es als nachhaltigste Wahl für den 3D-Druck. In der Tat positioniert sich die additive Fertigung als nachhaltigerer Weg, da sie bewusst mit den Ressourcen umgeht. Dies macht sich besonders beim 3D-Druck bemerkbar, bei dem nur die benötigte Materialmenge verwendet wird, was die Kosten senkt und Ressourcen schont. Daher ist diese Technologie eine zunehmend gefragte und interessante Alternative.

Der 3D-Druck von Holz ermöglicht es, originelle Dekorationsstücke zu schaffen (Bild: Fortus)

3D-Druck von Holz aus Filamenten

Eine der Möglichkeiten zur additiven Fertigung von Holz ist die Filamentextrusion. Es ist zu beachten, dass diese Materialien nicht zu 100 % aus Holz bestehen. Sie enthalten 30-40% Holzfasern und 60-70% Polymer, das als Bindemittel verwendet wird. Ein interessanter Aspekt des Herstellungsprozesses ist, dass diese Filamente das Experimentieren mit ihrer Temperatur ermöglichen, um verschiedene Farben und Oberflächen zu erzeugen. Mit anderen Worten: Wenn der Extruder hohe Temperaturen erreicht, verbrennen die Holzfasern, was zu dunkleren Farbtönen in den Stücken führt. Es ist jedoch zu bedenken, dass dieses Material leicht entflammbar ist. Wenn die Düse zu heiß ist und das Filament nicht schnell genug extrudiert wird, kann der Druck beschädigt werden oder sogar Feuer fangen.

Der größte Vorteil des Holzfilaments ist, dass es aussieht, sich anfühlt und riecht wie das echte Holz. Darüber hinaus können die gedruckten Teile leicht lackiert, geschnitten und geschliffen werden, was ihnen ein noch realistischeres Aussehen verleiht. Einer der größten Nachteile ist jedoch, dass es sich um ein empfindlicheres Material handelt als herkömmliche Thermoplaste. Infolgedessen können sie leichter brechen.

Im Allgemeinen wird dieses Material nicht in industriellen Umgebungen verwendet, sondern ist auf die Maker-Welt ausgerichtet, wo es als Hobby oder für dekorative Objekte verwendet wird. Einige der bekanntesten Anwendungen des 3D-Holzdrucks sind daher die Inneneinrichtung, die Schreinerei und die Tischlerei. Einige der wichtigsten Hersteller von Holzfilamenten sind unter anderem Polimaker, Filamentum, Colorfabb oder FormFutura.

Holzfaserfilamente sind spröder als herkömmliche Thermoplaste.

Herstellung von Holz im Pulverbett

Bei der Herstellung von Holzteilen besteht auch die Möglichkeit, das Pulverbettverfahren anzuwenden. In diesen Fällen wird ein sehr feines braunes Pulvermaterial aus Holzspänen verwendet, das ein sandiges, körniges Oberflächenbild ergibt. Eine der wichtigsten Technologien in diesem Bereich ist das Bindemittelspritzgießen, wobei Desktop Metal (DM) das bekannteste Unternehmen ist. Nach der Zusammenarbeit mit der Forust Corporation öffneten sie die Tür zu einer Welt voller Möglichkeiten für die additive Holzfertigung. Das so genannte Shop System Forust Edition macht den 3D-Holzdruck mittels Binder Jetting für ein breiteres Publikum zugänglich.

Dieses System ist in der Lage, funktionale und gebrauchsfertige Holzteile aus recyceltem Holz in 3D zu drucken. Bei der Herstellungstechnologie selbst werden Sägemehlpartikel und ein Bindemittel in einem computergesteuerten Prozess verwendet. Durch ein schichtweises Fertigungssystem können abfallfreie Holzteile in Designkonfigurationen hergestellt werden, die mit herkömmlichen subtraktiven Verfahren auf Holzbasis nur schwer zu erreichen sind. Natürlich ist der Preis für diese Pulvertechnologie viel höher als bei der Filamentextrusion. Es ist jedoch eine Überlegung wert, da das Endergebnis eine höhere Oberflächenqualität aufweisen wird als Teile, die mit FFF hergestellt werden.

Es handelt sich nicht nur um ein Holzherstellungsmodell, das als nachhaltiger gilt, sondern es kann auch eine Vielzahl von Problemen lösen. Diese reichen von historischen Restaurierungen über die Herstellung von Luxusprodukten bis hin zu neuen Produkten, die mit diesen natürlichen Materialien noch nicht denkbar sind. Da es sich um ein digitales Verfahren handelt, können auch Anwender ohne handwerkliche Fähigkeiten die Vorteile des 3D-Holzdrucks nutzen.

Die Binder-Jetting-Technologie ermöglicht die Herstellung hochwertiger Holzteile (Credits: Desktop Metal / Forust)

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*Titelbildnachweis: Forust