Fraunhofer WKI zeigt 3D-gedruckte Säule aus naturfaserverstärktem Biokunststoff auf der Biennale

Das Fraunhofer WKI hat gemeinsam mit der Universität Stuttgart, dem Laserzentrum Hannover und Industriepartnern eine Säule aus naturfaserverstärktem Biokunststoff im 3D-Druckverfahren hergestellt, die derzeit auf der Biennale in Venedig zu sehen ist. Mit der Säule demonstrieren die Forschenden, dass sich 3D-gedruckte Materialien auch für große Bauteile in der Architektur eignen.

Die Säule ist Teil der Ausstellung »Materials as a Design Tool«. Die dort ausgestellten Projekte zeigen die Anwendungsmöglichkeiten von Biomaterialien, beispielsweise für den Bausektor. Der Säulendemonstrator ist aus nachhaltigen Materialien gefertigt und recyclingfähig. Damit erfüllt er das Ziel der Schaffung einer Kreislaufwirtschaft für Materialien, die in der Architektur eingesetzt werden und die im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen stehen.

»Mit unserem Demonstrator zeigen wir, dass es möglich ist, im 3D-Druckverfahren materialeffizient groß angelegte Bauteile auf Basis nachwachsender Rohstoffe anzufertigen«, sagt Dr. Arne Schirp, Projektleiter am Fraunhofer WKI.

Die Säule ist gemeinsam mit Projektpartnern unter Leitung des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart im Projekt »3DNaturDruck« entstanden. Im Fokus des interdisziplinären Forschungsprojekts steht die architektonische Anwendung von 3D-gedruckten Materialien mit Biopolymeren und Naturfasern. Die Bereiche Architekturdesign, Ingenieurwesen und digitale Fertigung sollen verbunden werden, damit ein neuer Materialisierungsprozess entsteht.

Zum Projekt »3DNaturDruck«

Großformatiger 3D-Druck spielt in der Bauindustrie eine zunehmende Rolle. Insbesondere komplexe und individuelle Bauteile lassen sich durch das additive Fertigungsverfahren material- und kostensparend herstellen, frei gestalten und bei Verwendung thermoplastischer Basismaterialien hervorragend recyceln. Auch völlig neue, hocheffiziente Bauelemente werden dadurch denk- und machbar.

Im Projekt konzentrieren sich die Forschenden auf das extrusionsbasierte 3D-Druckverfahren »Fused Deposition Modeling (FDM)« mit Kurz- und Endlosfaserfilamenten auf Naturfaserbasis. Die Anwendung dieser Technologie in der Architektur zielt auf zwei verschiedene Einsatzzwecke:

• die vereinfachte Herstellung etablierter Bauteile wie Fassadenelemente, freigeformte Möbel oder Trennwände
• die Entwicklung von neuartigen, hocheffizienten Bauteilen für völlig neuartige architektonische Bauteile wie beispielsweise tragende Deckenelemente

Die wesentliche Aufgabe des Fraunhofer WKI besteht darin, die biobasierten Compounds und Filamente für die Fertigung von Bauteilen für den Innenausbau im FDM-Verfahren zu entwickeln.

Das Projekt »3DNaturDruck« läuft noch bis Mitte 2024. »Für den Demonstrator auf der Biennale haben wir kurzfaserverstärkte Filamente verwendet. Im weiteren Projektverlauf arbeiten wir an der Entwicklung von Endlosfaserfilamenten und planen hiermit ebenfalls einen Demonstrator zu drucken«, sagt Dr. Schirp.