Holz aus dem 3D-Drucker
Holz ist einer der wichtigsten nachwachsenden Werkstoffe, aber für moderne Fertigungsverfahren wie der additiven Fertigung bislang nicht zugänglich. Die Aufbereitung von Holzbestandteilen für den 3D-Druck ermöglicht Hightech-Funktionen durch gezielte Strukturierung, die bislang nur mit künstlichen Materialien wie Metallen oder Kunststoffen darstellbar sind.
International wird an einer breiten Anzahl nachhaltiger Materialsysteme geforscht. Holzbasierte Materialien sind dabei für die Additive Fertigung bisher kaum erschlossen und bilden dennoch eine nahezu unerreichte Kombination von Vorteilen. Holz und die daraus gewonnenen Materialsysteme sind nachhaltig und stellen, im Gegensatz zu den meisten technischen Biokunststoffen, keine zusätzliche CO2-Belastung dar. Allerdings ist Holz in der technischen Verarbeitung sehr viel anspruchsvoller als Kunststoffe.
Lösungsansatz
Das Ziel von AMWood ist es, holzbasierte Materialien für die Herstellungsprozesse des 21. Jahrhunderts zu erforschen, allen voran Methoden der Additiven Fertigung (engl. additive manufacturing, AM). Es soll somit möglich werden, holzbasierte Materialien mittels AM, sowie hochauflösender abformender Verfahren (wie Nanoimprintlithographie) zu strukturieren und somit high performance Anwendungen, die komplexe physikalische Strukturen und hohe Strukturdetailauflösung benötigen, umzusetzen. Die Anwendungsvielfalt dieser Technik soll an einigen gedruckten Beispielen (Demonstratoren) belegt werden. Hierbei werden zum einen nanostrukturierte Holzoberflächen hergestellt, die, ähnlich wie die Flügel von Insekten (z. B. Schmetterlingen und Käfer) sowie einigen Früchten bzw. Samen, ihre Farbe aufgrund der Oberflächenstruktur erhalten. Das ermöglicht den Druck farbiger holzbasierter Materialien, die nicht über Pigmente gefärbt werden. Zum anderen werden superabweisende Holzoberflächen hergestellt, als Holz, das nicht nass werden kann. Dieser Effekt entspricht dem genannten Lotuseffekt.
lm Projekt werden Arbeitsgruppen aus unterschiedlichen Fachbereichen mit den Schwerpunkten „Nachhaltige Materialien“, „Biomimetik“ und „Prozesstechnologie“ eng mit Industriepaten zusammenarbeiten und eine neue Material- und Prozesstechnologie erforschen, die für den Wirtschaftsstandort Deutschland ein vollwertig nachhaltiges neues Materialsystem über moderne Fertigungsverfahren des 21. Jahrhunderts nutzbar machen wird.