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Forscher entwickeln umweltfreundliches Hydrogelmaterial für den architektonischen 3D-Druck

Nachhaltige Materialien sind eines der wachsenden Anliegen, da sowohl Unternehmen als auch Forschungsteams versuchen, umweltfreundlichere Alternativen für verschiedene Branchen zu finden, und das Baugewerbe ist eine der Branchen, in denen Nachhaltigkeit am meisten ernst genommen wird. Dies liegt daran, dass nur die Emissionen dieser Branche zu den höchsten in der Branche gehören Welt. Jedes Jahr verbraucht die Bauindustrie 50 % der Bauressourcen des globalen Ziels und erzeugt 40 % der Bauressourcen des globalen Ziels, wodurch die Emissionen 39 % des gesamten globalen Ziels erreichen. Daher ist die Suche nach umweltfreundlichen Baumaterialien dringend geworden.

Am 12. Februar 2024 entwickelten Forscher der Chalmers University of Technology und des Wallenberg Centre for Wood Science in Schweden ein neues nachhaltiges Baumaterial. Das aus Nanozellulose und Algen hergestellte Hydrogelmaterial kann zum 3D-Drucken einer Vielzahl von Gebäudekomponenten verwendet werden, wobei der Energieverbrauch weitaus geringer ist als bei herkömmlichen Baumethoden.

Nanozellulose ist ein bekanntes Biomaterial, das häufig für den 3D-Druck von Gewebe- und Zellwachstumsgerüsten verwendet wird. Dieses Mal wird es jedoch erstmals für innovative Anwendungen im Baubereich evaluiert.

Um das Material zu verwenden, muss es getrocknet werden, was die Zugabe eines dritten Materials zur ursprünglichen Mischung aus Nanozellulose und Wasser erfordert, sagten die Forscher. Alginat, ein aus Algen bestehendes Material, ist der Schlüssel zur Entwicklung von Wasserelektrolyten, da es der Trockenmischung die Flexibilität verleiht, die für Baumaterialien der Einstiegsklasse erforderlich ist.

Studienautorin Malgorzata Zboinska von einem Forschungsteam der Chalmers University of Technology erklärt: „Wir haben zum ersten Mal die architektonischen Anwendungen von Nanozellulose-Hydrogeln untersucht. Konkret liefern wir relevante Informationen zu ihren bisherigen Designeigenschaften. Wissen und, mit dem Mithilfe unserer Muster und Prototypen haben wir die Einstellbarkeit dieser Eigenschaften durch individuelles digitales Design und robotergestützten 3D-Druck demonstriert.“

△Diese Produkte können auf eine Vielzahl neuer biobasierter nachhaltiger Innengebäudesysteme angewendet werden und umweltschädliche Lösungen auf fossiler Basis ersetzen

Die in Hydrogelen verwendete Nanozellulose stammt aus nachhaltigen Quellen an verschiedenen Standorten in der Natur und ist eine klare Alternative zu Kunststoff. Unter den umweltfreundlichen Materialien, die mit Kunststoffen konkurrieren können, ist Nanozellulose reichlich vorhanden. Malgorzata Zboinska kommentiert: „Die in der Studie verwendete Nanozellulose kann aus der Forstwirtschaft, der Landwirtschaft, Papierfabriken und der Landwirtschaft gewonnen werden. In diesem Sinne handelt es sich um ein sehr reichlich vorhandenes Material.“

△Neben nachhaltigen, umweltfreundlichen Materialien setzt das Team auch ressourcenschonendere 3D-Drucktechnologie ein

Sie fügte hinzu: „3D-Druck ist eine sehr ressourcenschonende Technologie. Sie ermöglicht es uns, Produkte herzustellen, ohne andere Dinge wie Formen und Gussformen zu verwenden, sodass es weniger Teile gibt. Außerdem ist es sehr energieeffizient. Die Roboter, die wir verwenden, sind das 3D.“ Das Drucksystem verbraucht keine Wärme, sondern nur Luftdruck. Das spart viel Energie, da wir nur bei Raumtemperatur arbeiten.“

Zu den Hauptanwendungen dieses Materials im Bausektor gehören Trennwände, Jalousien oder Paneele, Gebäudewandverkleidungen oder Fliesenverkleidungen usw. Zboinska sagte: „Designforscher und Architekten arbeiten hart daran, einen Designansatz zu finden, der diese spezifischen Materialien nutzen kann, um Produkte zu schaffen, die sowohl funktional als auch schön sind. Diese neuen Materialien sind ein wichtiger Schritt im europäischen ‚Green Deal‘, auf den die Vereinbarung abzielt.“ eine grünere Zukunft erreichen. Die Vereinbarung fordert ressourceneffizientere Gebäude und eine verstärkte Wiederverwendung und Wiederverwertung von Materialien.“

Die Forscher hoffen, dass diese neuen Materialien in Zukunft für größere Bauprojekte skaliert werden können.

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