Bindemittel und Beschichtungen

Forschungsprojekt

ValBio-3D – Zukunftsweisende 3D-Materialien aus Pflanzenreststoffen

Wie schaffen wir es, künftig alle Produkte ohne fossile Ressourcen wie Erdöl herzustellen und eine Kreislaufwirtschaft zu etablieren, die auf nachwachsenden Rohstoffen basiert (Bioökonomie)? Eine Schlüsselrolle spielen agrar- und forstwirtschaftliche Reststoffe wie Lignocellulosen. Zusammen mit Projektpartnern in Europa und Südamerika entwickeln wir Technologien zur kosteneffizienten Produktion von Biochemikalien, Biokunststoffen, Bioverbundwerkstoffen und maßgeschneiderter Nanocellulose. Damit schaffen wir die Grundlage für eine umfassende Entwicklung von biobasierten Industrieprodukten.

Einblick in einen 3D-Drucker während des Druckprozesses.
© Fraunhofer WKI | Claudia Schirp
3D-Druck von Bioverbundmaterialien.

Das Projekt umfasst die gesamte Wertschöpfungskette. Jedes teilnehmende Forschungsinstitut leitet eines der Arbeitspakete, die aufeinander aufbauen und sich gegenseitig ergänzen.

Das »Instituto de Materiales de Misiones« in Argentinien entwickelt in Zusammenarbeit mit einer Bioraffinerie die Verfahren zum Aufschluss von Lignocellulosen und der Isolierung von Grundchemikalien. Die »Universidad de La Frontera« in Chile geht der Frage nach, wie man die Lignin- und Hemicellulosenfraktionen effizient in Biocompounds und Bioenergie umwandeln kann. Unterdessen veredelt das »VTT Technical Research Center of Finland« die Cellulose zu Nanocellulose und optimiert diese für die Matrix verschiedener Bioverbundwerkstoffe (»Biocomposites«) und für verschiedene Anwendungen, darunter Materialien für die Bauindustrie und die Biomedizin.

Am Fraunhofer WKI synthetisieren wir aus den biobasierten Grundchemikalien und der Nanocellulose Biopolymere, die wir im 3D-Druck erproben. Außerdem untersuchen wir die Anwendung von Nanocellulose in Bindemitteln für Holzbeschichtungen.

Das »Paper and Fibre Research Institute AS« in Norwegen stellt Filamente auf Basis von Biopolymeren und Cellulose für den 3D-Druck her und entwickelt Verfahren für das Drucken mit Nanocellulosepasten für medizinische Anwendungen, etwa Wundauflagen.

Abgerundet wird das Projekt durch eine umfassende Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Analysis, LCA) und ökonomische Bewertung durch die »Pontifical Catholic University« in Peru.

Durch dieses Projekt schaffen wir eine internationale Wissensplattform, die neue Impulse für Forschung, Entwicklung und Investitionen bietet. Wir unterstützten somit den Aufbau einer zukunftsfähigen und klimafreundlichen Weltwirtschaft.

Ergebnisse

Unseren Projektpartnern ist es gelungen, aus Rohrzucker-Bagasse und Kiefernsägemehl Nanocellulose zu gewinnen. Am Fraunhofer WKI konnten wir daraus ein Material herstellen, das sich für den 3D-Druck eignet. Auch unsere Versuche, die Nanocellulose für Beschichtungen einzusetzen, waren erfolgreich und eröffnen neue Möglichkeiten, die funktionellen Eigenschaften von Beschichtungen zu verbessern.

Projektpartner

  • VTT Technical Research Center of Finland (Project coordinator)
  • Instituto de Materiales de Misiones (IMAM), UNaM-CONICET (Universidad Nacional de Misiones - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Técnicas), Argentinien
  • Biorefinery a Santa Ana, Argentinien
  • Universidad de La Frontera, Chile
  • Paper and Fibre Research Institute AS, Norwegen
  • ERIK HOEL AS, Norway
  • Pontifical Catholic University of Peru

Förderung

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.

Förderkennzeichen: 01DN17022

Laufzeit: 1.2.2017 bis 31.1.2020