Doron Kam Formverändernde Holzpaste im 3D Druck Bauteile

Formverändernde Holzpaste für den 3D-Drucker

Komplexe 3D-Strukturen nach Trocknung

17. Oktober 2022

Wissenschaftler der Hebräischen Universität in Jerusalem präsentierten jüngst 3D gedruckte flache Objekte aus einer neu entwickelten Holzpaste. Das Besondere: Nach dem Trocknen der zunächst flach gedruckten Objekte ergaben sich komplexe dreidimensionale Strukturen.

Traditionsmaterial Holz im 3D-Druck

Nach Angaben der Forscher können Art und Weise der Verformung durch die Ausrichtung der 3D gedruckten Streifen, der finalen Anzahl der Schichten sowie der Druckgeschwindigkeit konkret manipuliert werden. Seit mehreren Jahren kombiniert das Team um Forscher Doron Kam das Traditionsmaterial Holz mit dem 3D-Druck.

Nachdem nun erfolgreich Holzmehl zu einer druckfähigen Paste umgewandelt wurde, stand die Eigenschaft von Holz beim Austrocknen zu schrumpfen und zu verhärten im Vordergrund einer Analyse. Mögliche Anwendungen können Möbel oder andere Holzprodukte sein, die zunächst als “Flat-Pack” zum Bestimmungsort transportiert werden und erst vor Ort nach dem Auspacken ihre dreidimensionale Endform annehmen.

Für die Druckpaste wurden Holzmehl, Wasser, Zellulose-Nanokristalle und Xyloglucan sowie ein natürliches Bindemittel miteinander vermischt. Beim Verdrucken der Paste beobachtete das Team, dass die Schrumpfung des Materials senkrecht zu den Holzfasern stattfindet und somit durch ein Regulieren der Druckgeschwindigkeit die Ausrichtung der Fasern verändert werden kann.

Wird das Material langsam verdruckt, ordnen sich die Holzfasern willkürlich an und die Schrumpfung erfolgt in alle Richtungen. Um jedoch eine vorab gestaltete Struktur umsetzen zu können, muss die Druckgeschwindigkeit erhöht werden. Die Forscher schafften es durch diese Anpassung des Druckprozesses, eine gewünschte Schrumpfrichtung zu erzielen.

Als erster vielversprechender Prototyp, zog eine unscheinbare kleine Spirale die mediale Aufmerksamkeit auf sich. Dabei wurde eine rechteckige Geometrie in zwei Schichten gedruckt, die sich nach dem Trocknen zu einer festen Spirale verformte.

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Bildquelle: Hebräische Universität in Jerusalem