Forschende entwickeln recyclingfähiges Bio-Harz für den 3D-Druck

Ein Team unter an der University of Birmingham hat ein Photopolymerharz hergestellt, das mit hoher Auflösung gedruckt, in seine Bestandteile zerlegt, recycelt und erneut gedruckt werden kann.

Photopolymerharze, die durch Licht aushärten, sind eine gängige Wahl für die Herstellung maßgeschneiderter 3D-Druckteile. Trotz bedeutender Fortschritte in der Druckauflösung und -geschwindigkeit haben sich die Harze selbst seit den 1980er Jahren kaum verändert. Diese basieren üblicherweise auf petrochemischen Rohstoffen wie Epoxiden oder Acrylaten und sind nur begrenzt recycelbar, da sie beim Aushärten irreversible Bindungen bilden.

Im Gegensatz dazu ist es dem Forschungsteam aus Birmingham erstmals gelungen, ein Photopolymerharz zu entwickeln, das in hoher Auflösung gedruckt, aber anschließend in seine Bestandteile zerlegt, recycelt und mit nur einer geringen Menge an Photoinitiator erneut gedruckt werden kann.

Der leitende Forscher Professor Andrew Dove sagte: „Unser Ansatz ist ein wichtiger Schritt weg von den 3D-druckbaren Harzen, die aus Petrochemikalien hergestellt werden, die nicht effizient recycelt werden können. Auch wenn wir die Eigenschaften des neuen Harzes noch verbessern müssen, eröffnet diese Forschung spannende neue Wege für die Entwicklung“.

Das Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist Lipoinsäure, eine natürlich vorkommende Fettsäure, die häufig als Nahrungsergänzungsmittel verkauft wird. Aus dieser konnten die Forscher zwei Monomere herstellen, aus denen ein recycelbares Harz gewonnen wurde.

In der Studie wurden zwei Recyclingdurchläufe erfolgreich durchgeführt, weitere sind jedoch denkbar. Die Anwendungsmöglichkeiten dieses Materials reichen von Branchen, in denen Rapid Prototyping zum Testen von Produkten vor der Massenproduktion genutzt wird, bis hin zu zukünftigen Anwendungen in der Automobilindustrie, bei medizinischen und zahnmedizinischen Komponenten sowie im Schmuckdesign.

Der Co-Forschungsleiter, Assistant Professor Josh Worch, sagte: „Die Ermöglichung des Recyclings in der lichtvermittelten 3D-Druckindustrie ist von entscheidender Bedeutung, da es sich um eine schnell wachsende Methode der Materialproduktion handelt. Wir haben jetzt die Möglichkeit, mit unserer Technologie dazu beizutragen, dass das Recycling zu einem festen Bestandteil des 3D-Drucks wird.“

Die University of Birmingham Enterprise hat bereits ein Patent für das Harz und dessen Verwendung im 3D-Druck angemeldet, was die Bedeutung und das Potenzial dieser Innovation unterstreicht.