Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Riedenkamp 3
38108 Braunschweig

2221HV005X

01.08.2022

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Die additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist eine wichtige Technologie im Rahmen der Mass Personalization. Ein Großteil der im 3D-Druck hergestellten Produkte besteht aus nicht biologisch abbaubaren oder nicht-recycelbaren Materialien, was eine nachhaltige Nutzung stark erschwert. Gleichzeitig gibt es große Mengen ungenutztes Holz, z.B. aus Sturm- und Borkenkäferschäden oder minderwertige Laubhölzer, deren Umfang im Zuge des Klimawandels weiter steigen wird. Aktuell können solche forstwirtschaftlichen Abfälle zwar als Rohstoff für den 3D-Druck eingesetzt werden, jedoch gelingt dies nur durch Zugabe von Bindemitteln, welche meist nicht biologisch abbaubar sind. Eine biointelligente Technologie, mit der aus Holz nachhaltige, technisch kompostier- oder recycelbare 3D-gedruckte Objekte hergestellt werden können, ist bisher nicht bekannt. In der Natur wird der Aufbau dreidimensionaler Strukturen aus abgestorbenem Holz auf unterschiedlichen Arten von Insekten umgesetzt. Ein Beispiel heimischer Insekten ist der Nestbau von Wespen (z.B. Papierwespen) und Hornissen, die zur Ordnung der Hautflügler (Hymenoptera) gehören. Gemein ist allen Verfahren der Einsatz von Proteinen und Enzymen, die durch ihren zum Teil sehr selektiven Wirkmechanismus ein Vernetzen von Holzpartikeln auf molekularer Ebene ermöglichen. Eine technische Umsetzung gleicht einer Innovation mit einer signifikanten Breitenwirkung. Ziel dieser Machbarkeitsstudie ist zunächst, durch Einsatz vernetzender Insektenenzyme eine neue Materialklasse zu entwickeln und erreichbare Eigenschaften wie Festigkeit, Kompostierbarkeit sowie Recycelfähigkeit und damit Anwendungsbereiche zu identifizieren. Erste elementare Untersuchungen in Richtung additive Fertigung sollen zeigen, ob diese neue Materialklasse für eine additive Fertigungsweise geeignet ist.