Holzmöbel aus dem 3D-Drucker

Houston (USA) - Kunststoff, Metall und selbst Kuchenteig können mit 3D-Druckern in nahezu beliege Formen gespritzt werden. Nun nutzten amerikanische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dieses additive Fertigungsverfahren auch für Holz. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, entwickelten sie dazu eine spezielle Holztinte aus den Holzbestandteilen Zellulose und Lignin. Mit dieser Tinte ließen sich komplexe, dreidimensionale Objekte drucken, die nach dem Trocknen sogar die Festigkeit von natürlichem Holz erreichten.

Md Shajedul Hoque Thakur und sein Team an der Rice University in Houston vermischten für ihre Holztinte winzige Fasern aus Zellulose und Lignin – die für die Verholzung nötige Substanz – in einer wässrigen Lösung. Das Mischungsverhältnis von etwa drei Vierteln Zellulose und einem Viertel Lignin entsprach dabei dem Verhältnis in natürlichen Hölzern. Diese Holztinte ließ sich durch die feinen Düsen eines 3D-Druckers Schicht für Schicht – jede etwa 100 Mikrometer dünn – zu dreidimensionalen Objekten anordnen. So schufen sie bespielsweise kleine Puppenhausmöbel wie Tische und Stühle oder symmetrische Wabenstrukturen.

Nach dem Druckvorgang waren die Objekten allerdings noch sehr feucht. Das enthaltene Wasser entfernten die Forschenden mit einer Gefriertrockung in einem Vakuum bei minus 85 Grad. Um die Stabilität der gedruckten Holzobjekte zu erhöhen, pressten sie die Objekte danach bei 180 Grad leicht zusammen. Bei diesem Prozess verteilten sich die zähflüssigen Lignin-Anteile gleichmäßig in dem Objekt und verklebten zu die winzigen Zellulosefasern miteinander. In Belastungstest zeigte sich, dass die gedruckten Holzobjekte eine Festigkeit vergleichbar mit dem leichten Balsa-Holz aufwiesen.

Auch andere Forschergruppen haben bereits Versuche zum 3D-Druck von Hölzern durchgeführt. Aber diese nutzten oft chemische Lösungsmittel oder Klebstoffe, um die Holzbestandteile miteinander zu verbinden. Der neue Ansatz verzichtet komplett auf diese chemischen Substanzen. Dadurch fühlten sich die gedruckten Objekte nicht nur wie natürliches Holz an, sie verströmten sogar einen typischen Holzgeruch.

Dieses 3D-Druckverfahren für Holz hat ein großes Potenzial, um Holzabfälle optimal zu recyceln und effizienter als bisher nutzen zu können. Bisher werden diese Holzreste meistens verbrannt oder als Späne in Spanplatten verwendet. Bis es soweit ist, muss das Verfahren allerdings für größere Objekte mit entsprechend größeren Druckern weiter entwickelt werden.