3D gedruckte Objekte aus reiner Zellulose

Schwedische Forscher entwickeln Prozess zum 3D-Druck von Zellulose-Nanofibrillen

Derzeit gibt es einige große Schwerpunkte, in denen aktuell sehr viel Entwicklungstätigkeit für den Bereich des 3D-Druckens und der additiven Fertigung investiert wird. So erscheinen gerade große Anlagentypen auf dem Markt, die neue Anwendungspotenziale für die generative Produktion großvolumiger Bauteile bis hin zu architektonischen Strukturen zukünftig ermöglichen sollen. Gleichzeitig findet im Bereich des Bio-Printings eine Miniaturisierung der Technologien für medizinische Einsatzzwecke statt. Forschern der Chalmers University of Technology aus Stockholm ist es mit einem Bioprinter nun erstmals gelungen, ein Objekt aus reiner Zelluloser additiv zu erzeugen. Dies war bislang nicht möglich, da sich Zellulose unter Wärmeeinfluss nicht wie andere Werkstoffe verflüssigt.

Wissenschaftler mischen Zellulose-Nanofibrillen mit Hydrogel

Reine Zellulose ist besonders wichtig für medizinische Anwendungen, da sie biokompatibel ist und meist keine allergischen Reaktionen im menschlichen Körper hervorruft. Daher sind bereits heute Wundauflagen oder Hautimplantate aus reiner Zellulose am Markt erhältlich. Um Zellose mit dem 3D-Drucker verarbeiten zu können, wählte das Forscherteam rund um Paul Gatenholm einen besonderen Ansatz. Sie mischten die Zellulose-Nanofibrillen mit Hydrogel, das zu 95–99 % aus Wasser besteht. Auf diese Weise war es möglich, das Material mit einem Bio-Printer dreidimensional zu drucken und Objekte additiv zu erzeugen. Anschließend bestand die Herausforderung darin, das Wasser aus dem Objekt zu bekommen, ohne dass dieses in sich zusammenfällt. Hierzu entwickelten die Forscher einen besonderen Vorgang des Gefriertrocknens, in dem das Objekt zunächst gefroren und anschließend in mehreren Prozessschritten das Wasser entzogen wurde.

Anschließend haben die Wissenschaftler Testreihen durchgeführt, um das Zellulose-Gel unter Mischung mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen elektrisch leitfähig zu machen. Durch Kombination von leitfähigen und nicht leitfähigen Bereichen ließen sich dreidimensionale Schaltungen erzeugen, die sich beispielsweise zur Speicherung von Daten in Wundverbänden eignen würden oder im textilen Bereich zahlreiche Funktionen übernehmen könnten.

Detaillierter Forschungsbericht unter: www.chalmers.se

Bild: Miniatur-Freischwinger aus reiner Zellulose (Quelle: Chalmer University of Technology; Foto: Peter Widing)

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