Filament aus Holzabfällen der Möbelindustrie getestet

Die Möbelindustrie in Michigan produziert mehr als 150 Tonnen Holzabfälle pro Tag, welche normalerweise deponiert und verbrannt werden. Doch Holz bietet zahlreiche Anwendungen und zeigt immer wieder seinen Wert und seine Vielseitigkeit. Hinzu kommt, dass es wiederverwendbar ist und dazu eine effektive erneuerbare Ressource, warum die Holzabfälle der Möbelindustrie dann nicht wiederverwerten?

Forscher der Michigan Technology University haben das noch ungenutztes Potenzial, den vermeintlichen Abfall zu recyceln und daraus ein Holz-Polymer-Verbund (WPC) herzustellen entdeckt. WPC ist ein recyceltes Filament aus Holzabfällen für den 3D-Drucker. „WPC sind Verbundwerkstoffe, welche eine Holzkomponente in Partikelform enthalten, aber innerhalb einer Polymermatrix, die höhere Leistung, einen niedrigeren Preis und eine geringere Umweltbelastung bieten kann“, so die Forscher. In ihrer Studie „Wood Fruniture Waste-Based Recycled 3D-Printing Filament“ untersuchten sie die mögliche Verwendung von WPC, um darauf in Zukunft vielleicht auch wieder neue Möbelkomponenten herzustellen.

Ziel ist die Verlängerung der Lebensdauer von den Holzabfällen, bei gleichzeitiger Wertsteigerung durch Veredelung. Dies gilt als mögliche Chance für eine innovative, nachhaltigere Zukunft und damit als eine gute Initiative  für die Umwelt.

Der Holz-Polymer-Verbund (WPC) aus recycelten Möbelabfällen

Innerhalb des Prozesses werden die Möbelabfälle gemahlen und gefräst und das entstandene Pulver wird mit PLA vermischt. Auf dem Markt basieren bereits unterschiedliche Filamente auf PLA Basis, da es sich gut für Hybridmaterialien eignet. Bereits viele unserer alternativen Druckerfilamente basieren auf PLA.

Für die Testdrucke wurde ein Open-Source-FFF-Drucker genutzt. Innerhalb der Studie wurden unterschiedliche Parameter variiert, um die Möglichkeiten und de Effektivität des 3D-Drucks mit WPC darzulegen und zu diskutieren.

Die Druckergebnisse vom Filament aus Holzabfällen

Während die meisten handelsüblichen Filamente eine Abweichung von der Durchmesserbeständigkeit von plus/minus 0.05 mm aufweisen, handelt es sich bei WPC mit 0.10 mm um das Doppelte und ist somit noch nicht ideal. Es wurden mehrere Änderungen in den Druckereinstellungen vorgenommen, darunter Temperatur, Druckgeschwindigkeit und Düsengröße, sodass einige Fehler angepasst werden konnten.

Zunächst wurden einfache Objekte gedruckt. Diese bestanden aus einer flachen Basis, einer zylindrischen Wand, einer hohlen Mitte und einem Loch nahe der Oberseite. Da innerhalb der additiven Fertigung aber gerade das präzise Design von Innengeometrien besonders vorteilhaft ist, wurde auch ein Objekt gewählt, um dies zu testen. Verwendet wurde für diese Tests ein Gigabot.

Sobald ein optimales Druckprofil erstellt worden ist, produzierten die 3D-Drucker die Objekte aus WPC ohne viele Fehler. Allerdings war die Häufigkeit der Düsenverstopfungen und allgemeiner Filamentblockaden in der Studie noch deutlich größter im Vergleich zu herkömmlichen Filamenten, wie purem PLA.  Laut den Forschern werden diese Fehler höchstwahrscheinlich durch die noch ungleich großen Partikel des WPC´s verursacht. Das Problem soll umgangen werden, indem die Düse vergrößert wird. Daraufhin treten die Fehler deutlich geringer auf, doch der Druck weist ebenfalls eine geringere Präzision auf.

Test vom Druckobjekt mit präziser Innenstruktur

Auch wenn die Materialien recycelt werden existiert für WPC eine Lebensdauerbegrenzung. Das heißt, dass es nicht unendlich oft recycelt werden kann, ohne dass die benötigten mechanischen Eigenschaften abnehmen.

Letztendlich schließt die Studie damit, dass signifikante Chancen für Holzwerkstoffe wie WPC als Druckerfilament gesehen werden, jedoch noch einige Verbesserungen notwendig sind, um sie alltäglich in der Industrie einzuführen. Den Forschern stehen noch einige Hindernisse bevor, unter anderem die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Hinzu kommt, dass noch einige Tests auf das neue Filament aus Holzabfällen warten, zum Beispiel Vergleiche mit anderen PLA basierenden Materialien oder die Messung verschiedener Umwelteinflüsse.

Weiter Informationen finden Sie auf der offiziellen Website der Michigan Technology University.

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