Der 3D-Druck erfreut sich sowohl in der Industrie als auch im Hobbybereich steigender Beliebtheit. Der 3D-Druck als additive Fertigungstechnologie hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionellen Produktionsverfahren. 2016 wurde 3D-Druck von einem Marktforschungsinstitut zum Techniktrend des Jahres ernannt. Es wird prognostiziert, dass Produkte rund um dieses Verfahren in den nächsten Jahren immer größeren Absatz finden werden. Es ist deshalb notwendig, bereits auf dem Markt befindliche Druckdrähte, sog. Filamente, für den 3D-Druck weiterzuentwickeln bzw. neue Filamente auf den Markt zu bringen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden naturbasierte 3D-Druck-Filamente entwickelt, hergestellt und die Eigenschaften untersucht. Als Drucktechnologie diente das FDM (Fused Deposition Modeling) Verfahren. Die Filamente wurden aus thermoplastischen Biokunststoffen, gefüllt mit Naturstoffen, hergestellt. Als Basispolymer diente eine Mischung aus Polymilchsäure (PLA, 90 wt%) und Polyhydroxybuttersäure (PHA, 10 wt%). Zur Biokunststoffmischung wurden danach zwischen 10 wt% und 30 wt% Naturstoffe hinzugefügt. Als Naturstoffe dienten sehr fein gemahlenes Thermoholz und Rohcellulose. Aus den verschiedenen Varianten wurden Testobjekte gedruckt und auf die Druckeigenschaften bewertet bzw. untersucht. Als Vergleich dienten Teststäbe desgleichen gleichen Materials, die mittels Spritzguss hergestellt wurden. An Bruchflächen wurden rasterelektronenkroskopischen Aufnahmen durchgeführt. Ein steigender Gehalt an feinem Holzmehl kann sich sowohl positiv, als auch negativ auf die Druckeigenschaften auswirken. Positiv wird das sog. Warping (Verzug), mehr negativ werden Druckgeschwindigkeit und Viskosität der gedruckten Materialien beeinflusst. Die mechanischen Eigenschaften der gedruckten Biegestäbe lagen unter jenen der Spritzguss-Stäbe. Die rasterelektronenkroskopischen Bilder ließen auf eine bessere Faser-Matrix-Haftung bei den spritzgegossenen Biegestäben, im Vergleich zu den 3D-gedruckten Proben, schließen.
|