{"id":38082,"date":"2022-06-10T00:01:28","date_gmt":"2022-06-09T22:01:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=38082"},"modified":"2022-06-10T10:48:07","modified_gmt":"2022-06-10T08:48:07","slug":"valuebiomat-biobasierten-verbundstoffen-100620221","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/valuebiomat-biobasierten-verbundstoffen-100620221\/","title":{"rendered":"ValueBioMat \u00fcber den 3D-Druck von biobasierten Verbundstoffen"},"content":{"rendered":"

Heutzutage entwickeln immer mehr Unternehmen Verbundwerkstoffe f\u00fcr die additive Fertigung, mit denen sich leichtere und st\u00e4rkere Teile konstruieren lassen. Allerdings sind dies Materialien, die negative Auswirkungen auf die Umwelt haben k\u00f6nnen, da sie h\u00e4ufig aus einer Kunststoffmatrix hergestellt werden. Deshalb forscht die Aalto-Universit\u00e4t in Finnland daran, sich neue, nachhaltige Polymermaterialien biologischen Ursprungs vorzustellen, die herk\u00f6mmliche Kunststoffe und Verbundwerkstoffe<\/a> fossilen Ursprungs ersetzen k\u00f6nnen. Diese neuen Materialien und ihre Verarbeitungstechniken werden in naher Zukunft einen vollst\u00e4ndig nachhaltigen und zirkul\u00e4ren 3D-Druck erm\u00f6glichen. Wir trafen uns mit Jukka Sepp\u00e4l\u00e4, dem Professor, der zusammen mit dem Labor f\u00fcr additive Fertigung der Universit\u00e4t im Rahmen des ValueBioMat-Projekts an diesem Thema forscht.<\/p>\n

3DN : K\u00f6nnen Sie sich und Ihre Verbindung zum 3D-Druck kurz vorstellen?<\/h3>\n

\"\"Mein Name ist Jukka Sepp\u00e4l\u00e4 und ich bin Professor f\u00fcr Polymertechnologie an der Aalto-Universit\u00e4t in Finnland. Das Profil meines Labors konzentriert sich auf die Polymersynthese und die Technik der Polymerreaktionen. Wir interessieren uns f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Polymeren und f\u00fcr die Anpassung von Kunststoffen, um wichtige und anspruchsvolle Anwendungen zu erf\u00fcllen. Seit Jahren stehen wir an vorderster Front bei der Entwicklung von Polymeren und Kunststoffen biologischen Ursprungs. Dies hat uns auch dazu veranlasst, uns mit fortschrittlichen und neu entstehenden Verarbeitungstechniken wie der additiven Fertigung<\/a> zu besch\u00e4ftigen. Diese Techniken bieten gro\u00dfe M\u00f6glichkeiten, optimierte Strukturen auf neue und materialsparende Weise herzustellen. So kann die additive Fertigung in Verbindung mit neuen, nachhaltigen und biobasierten Polymermaterialien einen gro\u00dfen Schritt hin zu umweltvertr\u00e4glicheren Materiall\u00f6sungen darstellen. An der Aalto-Universit\u00e4t ist der Experte f\u00fcr additive Fertigung Professor Jouni Partanen, und wir arbeiten in seinem Fertigungslabor ADDLAB eng mit ihm zusammen.<\/p>\n

3DN : Wie ist das ValueBioMat-Projekt entstanden? Was ist seine Aufgabe?<\/h3>\n

Die Aufgabe von ValueBioMat<\/a> ist es, die Nachhaltigkeit durch legislative und politische Ma\u00dfnahmen zu f\u00f6rdern, indem wir geeignete Rahmenbedingungen entwickeln, die Entwicklungen in der Produktion und bei Dienstleistungen im Zusammenhang mit Biomaterialien f\u00f6rdern. Ausserdem soll es den Schutz und Zugang zu Industriedaten und Designdateien verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig regeln und die Zusammenarbeit zwischen den Interessengruppen durch die Entwicklung neuer Modelle f\u00fcr Innovation und die Steuerung von Handelsnetzwerken unterst\u00fctzen.<\/p>

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Wir untersuchen und entwickeln auch gangbare Synthesewege mit hohem Durchsatz von Fetts\u00e4uren zu polymerisierbaren Monomeren wie Dicarbons\u00e4uren und untersuchen die M\u00f6glichkeiten zur Synthese von langkettigen Polyamiden, Polyestern und Polyurethanen biologischen Ursprungs sowie deren Struktur-Eigenschafts-Korrelationen mit Materialeigenschaften. Synthetisierte biopolymerverst\u00e4rkte Verbundwerkstoffe mit chemischer Kompatibilit\u00e4t sind die Schl\u00fcsseltechnologie, um optimale Verbundwerkstoffe mit langen Fasern f\u00fcr Druckverfahren zu entdecken und geeignete Verfahren f\u00fcr diese Verbundwerkstoffe zu entwickeln. Schlie\u00dflich bewerten wir die \u00f6kologischen, sozialen und ethischen Auswirkungen unserer L\u00f6sungen zum Nutzen der Gesellschaft.<\/p>\n

3DN : Was sind die Hauptvorteile der Verarbeitung von Bio\u00f6len zu Verbundstoffen f\u00fcr den 3D-Druck?<\/h3>\n

Bio\u00f6le sind eine neue und aufstrebende Quelle erneuerbarer Rohstoffe f\u00fcr die Herstellung von Kraftstoffen und polymeren Materialien. Derzeit gibt es kommerzielle Bio\u00f6le auf der Basis von Polyamiden. Im Rahmen unserer Forschung haben wir langkettige Polyamide entwickelt, die insbesondere in Kombination mit F\u00fcllstoffen und Verst\u00e4rkungsfasern biologischen Ursprungs optimale Eigenschaften aufweisen, um thermoplastische Biokomposite herzustellen. Die Probleme, die wir erfolgreich l\u00f6sen konnten, betreffen die Frage, wie der Abbau von w\u00e4rmeempfindlichen Biopartikeln verhindert werden kann. Zu diesem Zweck haben wir spezielle niedrig schmelzende Polyamide entwickelt, die haupts\u00e4chlich auf biologischen Rohstoffen basieren. Dank dieser Fortschritte konnten wir neue biobasierte Verbundstoffe herstellen, die als Ersatz f\u00fcr herk\u00f6mmliche Kunststoffe und Verbundstoffe<\/a> fossilen Ursprungs interessant sind.<\/p>\n

\"ValueBioMat\"

Am ValueBioMat-Projekt sind mehrere Partner beteiligt<\/p><\/div>\n

3DN : K\u00f6nnen Sie uns ein wenig mehr \u00fcber das von Ihnen verwendete 3D-Druckverfahren erz\u00e4hlen?<\/h3>\n

Wir haben im Rahmen der additiven Fertigung mit Stereolithografie<\/a> gearbeitet, wobei der Schl\u00fcsselparameter darin besteht, die korrekte und schnelle chemische Vernetzung des Harzes sicherzustellen. Dazu geh\u00f6rt auch die chemische Bindung zwischen den Schichten, sodass schlie\u00dflich ein nahtloses 3D-Netzwerk gebildet wird, d. h. ein schichtfreies Endergebnis erzielt wird. Es gibt Ger\u00e4te, die genau zu diesem Zweck entwickelt wurden. Anstatt dass sich die Druckplatte in H\u00f6henintervallen (z. B. 50 \u00b5m) bewegt, bewegt sie sich langsam und kontinuierlich, w\u00e4hrend die Fotovernetzung stattfindet, was zu einer schichtlosen Struktur f\u00fchrt. Ein anderer Ansatz, den wir umgesetzt haben, ist der 3D-Druck von vorgefertigten Formen, die in einem weiteren Schritt zum Gie\u00dfen der Objekte verwendet werden. In diesem Fall hat das eigentliche Objekt ebenfalls keine Schichten.<\/p>\n

3DN : Wie sieht ValueBioMat die Zukunft von erneuerbaren und zirkul\u00e4ren Kunststoffen im 3D-Druck?<\/h3>\n

Wir sind davon \u00fcberzeugt, dass der 3D-Druck neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr ein optimiertes Produktdesign bietet, mit dem der Materialverbrauch gesenkt werden kann. Dar\u00fcber hinaus bietet die digitale Fertigung mit verteilten 3D-Druckern eine bedarfsgerechte Produktion am Ort der Verwendung. Dabei sind auch die unterschiedlichen Ma\u00dfst\u00e4be zu ber\u00fccksichtigen, vom 3D-Druck im B\u00fcro bis hin zur robotergest\u00fctzten additiven Fertigung von sehr gro\u00dfen Objekten.<\/p>\n

3DN : Haben Sie noch abschlie\u00dfende Worte f\u00fcr unsere Leserschaft?<\/h3>\n

Neue Materialien und ihre Verarbeitungstechniken nehmen eine Schl\u00fcsselposition ein, um in naher Zukunft Nachhaltigkeit und Zirkularit\u00e4t zu erm\u00f6glichen. Um dies in die Praxis umzusetzen, ben\u00f6tigen wir nicht nur technische L\u00f6sungen, sondern auch ein wissenschaftlich fundiertes Verst\u00e4ndnis der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette des Lebenszyklus bis hin zu den End-of-Life-Schemata der Produkte. In dieser Hinsicht brauchen neue Gesch\u00e4ftsmodelle Anreize und Regelungen. Ich bin sicher, dass Produzenten und Verbraucher dazu bereit sind. Dies ist die Hauptaufgabe des ValueBiomat-Projekts.<\/p>\n