Dr.-Ing. Gerrit Hohenhoff
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30.06.2024

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen für die Additive Fertigung großer Bauteile (z.B. Fassadenelemente usw.) im FDM-Verfahren optimierte naturfaserverstärkte Biopolymere in Form von Kurz- und Endlosfaserfilamenten sowie die Methoden und Werkzeuge (incl. Neuentwickelten 2 Düsen) für deren Extrusion entwickelt werden. Aktuelle Anwendungen und Forschungsarbeiten zum großformatigen 3D-Druck erfolgen zum weitaus größten Teil mit Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe – für die Anwendung im architektonischen Maßstab aus ökologischer Sicht nicht vertretbar. Im Rahmen des beantragten Projekts sollen smarte und innovative Designs für den Einsatz in der Architektur (Fassadenelemente, Trennwände, freigeformte Möbel, hochkomplexe Bauteile etc.) entstehen. Aus neuentwickelten Verbundmaterialien mit einem möglichst hohen Anteil an Naturfasern aus jährlich nachwachsenden Ressourcen mit dem Produktionsverfahren der Additiven Fertigung sollen ökologische, nachhaltige Produkte entwickelt werden. Bei den zu erforschenden Materialien handelt es sich um naturfaserverstärkte Bio-Polymer-Komposite in verschiedener Form: Innerhalb des Projektes soll ein Verarbeitungsverfahren mit sehr kurzen Naturfasern aus Holz, Hanf, Flachs und Weizen- sowie Rapsstroh untersucht werden. Als Hauptziel soll ein Verfahren für den Druck von Endlosfasern (Naturfasern) mit Biopolymeren entwickelt werden. Fortlaufende Materialtests sowie die Einbeziehung von analytischen und numerischen Simulationen in den digitalen Entwurfs- und Herstellungsprozess werden dabei frühzeitig eine Beurteilung der Eignung für architektonische Bauteile ermöglichen. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Erschließung des FDM-3D-Drucks mit nachhaltigen Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen für großformatige architektonische Bauteile. Das LZH ist verantwortlich für die Prozessentwicklung mit den neu entwickelten Materialien und mitverantwortlich für die Entwicklung neuer Werkzeuge und Düsengeometrien für den Drucker.