Verbundprojekt zwischen den Standorten Glauchau, Dresden und der Papiertechnischen Stiftung
Laufzeit: 03/2023 – 12/2023

Im Gegensatz zu erdölbasierten Kunststoffen kann Zellulose aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und sogar mehrfach recycelt werden. Neben traditionellen Anwendungen in der Papier- und Textilindustrie eröffnen sich durch moderne Fertigungsverfahren wie der additiven Fertigung (umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet) neue Einsatzmöglichkeiten. Eine zusätzliche Funktionalisierung der Zellulose durch die Einbringung elektrisch leitfähiger Partikel erweitert das Eigenschaftsspektrum nochmals erheblich. Für den Einsatz in der Automobilindustrie ist eine hohe Oberflächenqualität Voraussetzung, die durch eine Galvanisierung erreicht wird. Dafür muss jedoch mindestens die Oberfläche des Kunststoffbauteils elektrisch leitfähig sein, was durch eine aufwendige Vorbehandlung mit teilweise aggressiven und hochtoxischen Chemikalien möglich wird. Für elektrisch leitfähige Ausgangswerkstoffe kann diese Vorbehandlung entfallen, wodurch Gefahren für Umwelt und Personal minimiert werden.

Die Standorte Glauchau und Dresden arbeiten gemeinsam am Gesamtziel des Vorhabens, der Entwicklung eines neuartigen funktionalisierten Verbundwerkstoffes für die additive Fertigung. Durch die Einbringung der nachhaltigen Zellulose werden Biokompatibilität und Wiederverwertbarkeit erhalten. Die zusätzliche Einbringung von elektrisch leitfähigen Partikeln soll die aufwendige Vorbehandlung für eine galvanische Beschichtung vereinfachen. Das additive Fertigungsverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) dient dabei als Ausgangsbasis der Fertigung, sodass aus dem Verbundwerkstoff zunächst Filament extrudiert wird, welches im nächsten Schritt zum Bauteil verarbeitet werden kann.

Das erste Ziel im Projekt ist die Entwicklung der optimalen Zusammensetzung des Verbundwerkstoffes aus Polylactiden (PLA), Zellulose und elektrisch leitfähigen Partikeln. Im Mittelpunkt der Untersuchung werden die Auswirkungen auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes stehen, bevor der Werkstoff in der additiven Fertigung eingesetzt wird. Dabei müssen entsprechend des neuartigen Verbundwerkstoffes neue Fertigungsparameter in den Druckern konfiguriert werden, was wiederum über die Implementierung eines Plugins in Steuerungs-Software des Druckers realisiert werden soll.

Papiertechnische Stiftung (PTS)

Berufsakademie Sachsen Staatliche Studienakademie Glauchau