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Die verrücktesten Materialien für den 3D-Druck

Am 6. Januar 2022 von Raphael S. veröffentlicht

Der 3D-Druck mit klassischen Materialien wie Plastik, Metall oder Keramik ist weit verbreitet. Mittlerweile gibt es aber eine Vielzahl an Materialalternativen, die nicht nur ungewöhnlich sind, sondern das 3D-gedruckte Teil noch einmal mehr besonders machen. In unserer Auswahl stellen wir Ihnen diese unkonventionellen Materialien vor. Von Schokolade über Salz bis hin zu recycelten Plastikabfällen oder Asche können Sie nun außergewöhnliche und ausgefallene Objekte entwerfen. In einigen Fällen erweisen sich diese Materialien sogar als hervorragende Alternative zu Plastik und reduzieren so den übermäßigen Verbrauch und die damit einherkommende Belastung für die Umwelt. Heute werfen wir einen Blick auf diese ungewöhnlichen Materialien für den 3D-Druck, die Sie auf den ersten Blick vielleicht nicht identifizieren könnten.

3D-Druckmaterial aus dem Meer

Filamente sind auch heute noch die am häufigsten verwendeten Materialien für den 3D-Druck, was hauptsächlich daran liegt, dass FDM-Maschinen leicht zugänglich sind. Aber wussten Sie, dass einige Filamente bereits aus Muscheln und Krustentieren hergestellt werden? Hinter diesen Materialien steckt das französische Unternehmen Francofil: Es bietet Materialien an, die aus PLA und den Schalen von Miesmuscheln, Jakobsmuscheln und Austern hergestellt werden. Diese Schalen stammen aus recycelten Abfällen der Gastronomie und werden zerkleinert, um zu Filamenten verarbeitet zu werden. Die Materialien werden in Frankreich hergestellt und lassen sich wie herkömmliches PLA drucken.

Bild: Francofil

Lokal gewonnenes Salz

Emerging Objects ist ein amerikanisches Unternehmen, das neue Technologien mit innovativen Materialien einsetzt, um beeindruckende Projekte zu realisieren. Zu den herausragendsten Initiativen zählt Saltygloo, eine Struktur, die mit dem 3D-Druck von Salz hergestellt wurde. Das verwendete Salz wurde vor Ort in der Bucht von San Francisco gesammelt. Hier werden auf Grund der klimatischen Bedingungen jährlich etwa 500.000 Tonnen Meersalz erzeugt. Mit dem Salz konnten Leichtbaustrukturen  in großem Maßstab additiv gefertigt werden. Neben Saltygloo ist das Unternehmen für weitere Salzprojekte bekannt, wie dem GEOtube-Turm sowie dem Bau von Häusern.

Bild: Matthew Millman

Schokolade, das wohl süßeste Material für den 3D-Druck

Dieses 3D-Druckmaterial ist vielleicht nicht so außergewöhnlich wie einige andere auf der Liste, aber es zählt sicherlich zu den am häufigsten verwendeten. Das 3D-Druckverfahren für Schokolade ähnelt der FDM-Technologie, hat jedoch andere Kühlungseigenschaften als Kunststoff, so dass der Prozess länger dauert. Die Popularität dieser Technologie hat im Laufe der Jahre zugenommen, was viele Unternehmen dazu veranlasst hat, verschiedene Projekte und sogar 3D-Drucker aus Schokolade zu entwickeln. Zu den bekanntesten gehört die Zusammenarbeit zwischen 3D Systems und Hershey’s, einem der größten Schokoladenhersteller. Wir haben auch einige 3D-Drucker vorgestellt, die köstliche Süßigkeiten herstellen können, wie mycusini oder Print2Taste. Wenn Sie mehr über diese Technologie erfahren möchten, sollten Sie sich das folgende Video nicht entgehen lassen.

3D-Druckmaterial aus Asche zur Erinnerung an Ihre Liebsten

Das spanische Unternehmen Narbón widmet sich der Einführung neuer Technologien und Innovationen im Bestattungssektor. Der Service 3DMemories nutzt den 3D-Druck, um aus der Asche, den Haaren, der DNA oder den Skelettresten eines geliebten Menschen originellen, einzigartigen und exklusiven Keramikschmuck herzustellen. Dazu muss das Muster bearbeitet und anschließend mit Porzellan kombiniert werden, bevor der Schmuck im 3D-Druck hergestellt werden kann. Dann wird das Emaille aufgetragen und das Stück wird fixiert. Der Dienst bietet eine Reihe von Produkten für Männer und Frauen an. Zweifellos stellt 3DMemories mit ihrem Schmucksortiment eine außergewöhnliche Art und Weise dar, den geliebten Menschen in Erinnerung zu bewahren.

Bild: Narbón

Filamente auf Holzbasis

Auch Filamente auf Holz– oder Pflanzenbasis sind seit geraumer Zeit am Markt erhältlich. So bietet beispielsweise das niederländische Unternehmen ColorFabb gleich mehrere Filamentalternativen in dieser Kategorie. Was 2014 mit BambooFill begann, wurde in den Jahren danach um CorkFill und WoodFill erweitert. Die Holzfasern werden üblicherweise einem PLA/PHA Basis zugemischt und verleihen den Teilen ein natürliches und hochwertiges Finish. Ob zur Herstellung von Figuren, Möbelstücken oder Wanddekorationen – die Filamente können überall dort eingesetzt werden, wo eine hölzerne Optik wünschenswert ist. Zwar bietet ColorFabb inzwischen sein BambooFill nicht mehr an, ein ähnliches Produkt kann jedoch mit Wood Bamboo von AzureFilm erworben werden. Laut Angaben des Unternehmens wird dafür 40% recyceltes Holz mit 60% Polymeren gemischt. Damit beim Druck mit diesem Filament keine Probleme auftreten, empfiehlt es sich jedoch die Druckgeschwindigkeit zu reduzieren. Mit Entwined™ bietet das US-amerikanische Unternehmen Fuel 3D außerdem ein nachhaltiges Filament auf PLA Basis mit Hanf-Zusatz. 

Links: ColorFabb, Rechts: Azure Film

Komposit mit Leinen

Eine weitere interessante Filamentalternative stellt ein Komposit aus PLA und Leinen dar. Das finden wir beispielsweise im Sortiment des französischen Herstellers Nanovia. Das Unternehmen gibt an, dass das Kompositmaterial nicht nur eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Filamenten darstelle, sondern unter Anwendung verschiedener Druckparameter auch unterschiedliche brauntöne erzielt werden könnten. Dafür muss im Druckprozess lediglich die Drucktemperatur modifiziert werden. Was die Nachbearbeitung betrifft, so empfiehlt der Hersteller die gedruckten Teile mit einer UV-Schutzbehandlung zu versiegeln, damit die gedruckten Stücke möglichst lange schön bleiben

Bild: Nanovia. 

3D-Druck mit Zucker

The Sugar Lab wurde vor fast zehn Jahren von 3D Systems aufgekauft, 2020 ausgegliedert und als 3D-Druckunternehmen für Spezialsüßwaren für den Direktvertrieb neu gegründet. Wie der Name bereits erahnen lässt, spezialisiert sich der Hersteller auf den 3D-Druck mit Zucker. Mithilfe des Brill 3D Culinary Studio (zuvor erhältlich als ChefJet Pro), erstellt das Unternehmen Süßigkeiten und Dekorationen in komplexen Formen. Das in Los Angeles ansässige Unternehmen soll nach eigenen Angaben in der Lage sein, Süßigkeiten in allen Geschmacksrichtungen und Farben herzustellen. Ob für Geburtstage, Hochzeiten oder Weihnachtsfeiern – The Sugar Lab bietet alle Arten von Süßigkeiten aus dem 3D-Drucker an. Und was die Menge betrifft: Der 3D-Drucker scheint in der Lage zu sein mehrere hundert Bonbons pro Tag zu produzieren. The Sugar Lab ist zwar das bekannteste Unternehmen, das Zucker als Druckmaterial verwendet, aber auch andere Unternehmen wie The Modernist Cuisine versuchen sich am 3D-Druck mit Zucker.

3D-Druck mit Glas

Glas ist seit vielen Jahren in zahlreichen Branchen beliebt und wird auch im Bereich der additiven Fertigung eingesetzt. Mehrere Forscher, z. B. vom MIT oder dem Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), haben 3D-Drucklösungen entwickelt, um Glas druckbar zu machen. Das MIT-Team entwickelte beispielsweise die Maschine G3DP2, welche 5 kg Glas pro Stunde verarbeiten kann. Mit dieser Maschine gelang es den Forschern, auf der Mailänder Designwoche 3 Meter hohe Glassäulen zu entwerfen. Jüngst hat auch das Startup Glassomer seine Technologie für den 3D-Druck von Glas vorgestellt. Das Unternehmen entwickelt ein Material aus feinem Glaspulver und Kunststoffbindemittel, das von SLA-Druckern verarbeitet werden kann.

Bild: Glassomer

Filamente aus recyceltem Kunststoff

Das Thema Nachhaltigkeit rückt im Bereich der additiven Fertigung zunehmend in den Fokus, weshalb viele Unternehmen auf der Suche nach Alternativen sind. In den letzten Jahren wurden mehrere interessante Produkte entwickelt, welche den 3D-Druck nachhaltiger machen sollen, indem Filamente aus recyceltem Kunststoff hergestellt werden. Ein solches Projekt ist Print The City von The New Raw: Plastik aus dem Abfall der Einwohner von Amsterdam und Thessaloniki werden hier in 3D-Druckfilament umgewandelt und zum Druck von Bänken und anderen Straßenmöbeln verwendet. Eine weitere Initiative ist das Million Waves Project, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, Filamente aus recyceltem PET herzustellen, um Prothesen für Bedürftige 3D zu drucken. Ein weiteres Beispiel ist das ZUV-Dreirad, das in Österreich von EOOS mit Filamenten gedruckt wurde, die aus 70 Kilo Kunststoffabfällen aus Supermärkten in Wien hergestellt wurden.

Bild: The New Raw

3D-Druckmaterial inspiriert von Elfenbein

Unter der Vielzahl von Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden, gibt es einige, die ad hoc entwickelt wurden, um bestimmte Anforderung zu erfüllen und alte Probleme innovativ zu lösen. Ein solches Material ist Digory, das von der Universität Wien in Zusammenarbeit mit der Cubicure GmbH entwickelt wurde, um den Bedarf an der Restaurierung alter Denkmäler und Gegenstände aus Elfenbein zu decken. Es handelt sich um ein Kunstharz mit Calciumphosphatpartikeln und Siliziumoxidpulver. Forscher haben dieses neue Material mit elfenbeinähnlichen Merkmalen und Eigenschaften entwickelt, um Objekte mit dem 3D-Druck bzw. der SLA-Technologie zu restaurieren. Die Ähnlichkeit zwischen den beiden Materialien ist bemerkenswert – es ist kaum ein Unterschied zu erkennen!

Das Digory-Material auf der rechten Seite, das dem Elfenbein auf der linken Seite sehr ähnlich ist. (Bild: Technische Universität Wien)

Lehm

Ein weiteres ungewöhnliches 3D-Druckmaterial, das in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt hat, ist Lehm bzw. Ton. Technisch gesehen handelt es sich um einen Unterbereich des keramischen 3D-Drucks. Das Material ist zwar schwierig zu drucken, aber für seine unglaublichen Eigenschaften bekannt. Die Verwendung von Ton wurde insbesondere durch die Arbeit des italienischen Unternehmens WASP populär. Vor kurzem haben wir darüber berichtet, dass WASP und Honda den 3D-Druck mit Ton einsetzen, um den Fahrzeugbau nachhaltiger zu gestalten. Es gibt noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten, wobei sich viele aufgrund der Eigenschaften von Ton auf dessen Nachhaltigkeit konzentrieren. Dies zeigt sich bei Projekten wie den Terrakottafliesen von archiREEF zur Wiederherstellung von Korallen in Hongkong oder bei 3D-gedruckten Tonbehältern zur Reduzierung von Lebensmittelabfällen.

Bild: Jonathan Keep

Diamanten

Es mag für viele überraschend sein, dass es tatsächlich möglich ist, eines der härtesten Materialien der Erde, nämlich den Diamant, in 3D zu drucken. Im Jahr 2019 gab Sandvik Additive Manufacturing bekannt, dass es den ersten 3D-gedruckten Diamantverbundwerkstoff entwickelt hat. Obwohl das Material nicht funkelt, würde es Herstellern dennoch ermöglichen, mit diesem superharten Material 3D zu drucken, was insbesondere die Werkzeugindustrie revolutionieren würde. Diamant wird in vielen unterschiedlichen Branchen wie dem Bergbau bis hin zur maschinellen Bearbeitung sowie für medizinische Implantate vor allem wegen seiner verschleißfesten Eigenschaften eingesetzt, ist jedoch schwer bearbeitbar. Mit diesem Durchbruch bei den Verbundwerkstoffen ist es Sandvik zufolge nun möglich, das Material in hochkomplexen Formen zu drucken, weshalb das Unternehmen große Hoffnungen in das Produkt hat.

 

Menschliche Zellen

Wenn es um 3D-Druck im medizinischen Bereich geht, denkt man oft an Bioprinting. Beim Bioprinting werden zelluläre Strukturen, auch menschliche, aus Biotinten hergestellt, die aus Stammzellen hergestellt wurden. Wie beim normalen 3D-Druck kann das Biomaterial dann Schicht für Schicht aufgetragen werden, um z. B. Haut, Gewebe, Knochen und sogar Organe herzustellen. Die Technologie steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber es gibt bereits eine Reihe spannender Projekte, bei denen die Technologie eingesetzt wird. So haben Forscher unter anderem mit dem 3D-Druck von Organen wie dem Herz, einer Niere, einer Bauchspeicheldrüse und einer Leber experimentiert. Andere haben sogar einen Weg gefunden, mit Hilfe von Keramik und Biotinten Knochen im menschlichen Körper nachzubilden. Weitere Informationen finden Sie in folgendem Video.

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