Holzspäne für 3D-Druck

Holzspäne werden bisher vorrangig energetisch verwertet. Späne sind auch das Ausgangsmaterial für die additive Fertigung von Holzmöbeln. Die 3D-Druck-Technologie eröffnet neue innovative Wege in puncto Design und Ressourceneffizienz. Ob die additive Fertigung, bei der Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden, auch für die Herstellung holzbasierter Möbel Chancen bietet, wird im Verbundvorhaben 'addwood' untersucht. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.
 Wissenschaftler der TU Dresden und der Westsächsischen Hochschule Zwickau entwickeln derzeit ein Verfahren für den 3D-Druck mit pastöser Holzmasse, das unter anderem bei der Herstellung holzbasierter Möbel angewendet werden kann.
Wissenschaftler der TU Dresden und der Westsächsischen Hochschule Zwickau entwickeln derzeit ein Verfahren für den 3D-Druck mit pastöser Holzmasse, das unter anderem bei der Herstellung holzbasierter Möbel angewendet werden kann. Bild: ©Uwe Bodenschatz

Ein Wissenschaftskonsortium aus Technischer Universität Dresden und Westsächsischer Hochschule Zwickau setzt naturbelassene Späne aus der holzverarbeitenden Industrie für einen neuen ressourceneffizienten Forschungsansatz ein. Entwickelt werden soll ein Werkstoff für den 3D-Druck. Die Projektpartner verfolgen das Ziel, Gestaltungsentwürfe für Möbelprototypen klimafreundlich zu erstellen und an die ökonomischen und technischen Anforderungen des Möbelmarktes anzupassen.

 Der beim Herauspressen 
der Holzmasse durch eine Düse entstehende Strang (Extrudat) wird in der erforderlichen Form aufgeschichtet.
Der beim Herauspressen der Holzmasse durch eine Düse entstehende Strang (Extrudat) wird in der erforderlichen Form aufgeschichtet.Bild: ©Uwe Bodenschatz

Vielversprechende Voruntersuchungen

Das angewandte Fertigungsverfahren Liquid Deposition Modeling (LDM) wurde ursprünglich entwickelt, um dickflüssige Materialien wie Ton für den 3D-Druck einzusetzen. In den letzten Jahren gelangen Fortschritte im Bereich der additiven Fertigungstechnologien. Allerdings wurden nur wenige Versuche unternommen, natürliche Ausgangsmaterialien wie Holz für den 3D-Druck zu verwenden. Voruntersuchungen der Projektpartner zeigten, dass das additive Verfahren auch auf Holzbasis eine vielversprechende Technologie darstellt. Im Vergleich zu bisher angewandten Verfahren, etwa dem Fused Deposition Modeling (FDM), konnte der maximale Holzgehalt im Material von 40 Prozent auf fast 90 Prozent erhöht werden – ein großer Erfolg in puncto Nachhaltigkeit. Mit der Wahl des Bindemittels Methylcellulose auf Holzbasis schafften die Wissenschaftler schließlich eine zu 100 Prozent auf nachwachsenden Rohstoffen basierende 3D-Druck-Mischung.

Möbelhersteller produziert Prototypen

Um festzustellen, ob Holzspäne aus Sägewerken als Ausgangsmaterial geeignet sind, charakterisieren die Holzwissenschaftler die naturbelassenen Späne hinsichtlich ihrer Partikelgrößen und -formen. Auch die Holzart, der Einsatz von Verstärkungsfasern und die Wahl des Bindemittels nehmen Einfluss auf Festigkeit und Schwindverhalten des herzustellenden Materials und sind deshalb Teil des dreijährigen Untersuchungsprogramms. Darüber hinaus führen die Partner Untersuchungen zur Materialästhetik und der Nachbearbeitung des Werkstoffs durch. Der Möbelhersteller Freistil produziert anschließend Prototypen aus dem Produktsortiment des Praxispartners und bewertet deren Marktfähigkeit.

Bild 3: Versuchskörper wie dieser werden zur Ermittlung der Parameter für das Extrusionsverhalten der pastösen Holzmasse angefertigt.
Versuchskörper wie dieser werden zur Ermittlung der Parameter für das Extrusionsverhalten der pastösen Holzmasse angefertigt. – Bild: ©Uwe Bodenschatz

Charta für Holz 2.0

Holzspäne werden bisher vorrangig energetisch verwertet. Ihr Einsatz im 3D-Druck für die Möbel- und Möbelteilfertigung kann die Wertschöpfung in der Möbelbranche nachhaltig und umweltschonend steigern.

Die Nutzung neuer Potentiale von Holz in der Bioökonomie und eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft sind wichtige Schwerpunkte der Charta für Holz 2.0. Das Vorhaben leistet hierfür einen wichtigen Beitrag, weil es den Anteil stofflich genutzten Restholzes und das Potenzial von Holz für die Bioökonomie erhöht.

Die FNR ist seit 1993 als Projektträger des BMEL für das Förderprogramm „Nachwachsende Rohstoffe“ aktiv. Sie unterstützt außerdem Forschungsthemen in den Bereichen nachhaltige Forstwirtschaft und innovative Holzverwendung.

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