de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Chalmers University of Technology in Schweden haben unter Verwendung von Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) und mikrofibrillierter Cellulose (MFC) ein biologisches Material für den 3D-Druck entwickelt, das als leichte Innenverkleidung dienen soll.
Diese Arbeit untersucht erstmals in einem demonstrierbaren Maßstab systematisch die Verwendung von Hefe als Bestandteil von 3D-gedruckten Baumaterialien. Die Studie wurde von Yagmur Bektas und Malgorzata A. Zboinska vom Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen der Universität geleitet, in Zusammenarbeit mit Kollegen der Fachbereiche Biowissenschaften, Chemie und Chemieingenieurwesen derselben Universität sowie der Aalto University in Finnland.
Traditionelle Baumaterialien (Ziegel, Beton, Glas und Kunststoff) machen 30 % des weltweiten Rohstoffverbrauchs aus und erzeugen 33 % des festen Abfalls. Bisherige Forschungen zu biobasierten Materialien konzentrierten sich hauptsächlich auf großformatige Strukturmaterialien, während der Bereich leichter Platten noch eine Lücke darstellt. Backhefe wurde aufgrund ihres schnellen Wachstums (Verdopplungszeit von 90 Minuten) und ihrer Verfügbarkeit als Nebenprodukt der Brauindustrie ausgewählt, während Cellulose aus Holzabfällen und Industriezellstoff gewonnen wird und während des Extrusionsprozesses Viskosität und Formstabilität bietet.
Die optimierte Rezeptur enthält 3 % Hefelösung, 13 % wässrige mikrofibrillierte Cellulose (MFC)-Lösung, 1 % Natriumalginat, 5 % Glycerin und Wasser. Die Hefe wird in zwei Formen zugegeben: als Füllstoff in Form von ganzen, im Ofen inaktivierten Zellen und als Bindemittel in Form von homogenisierten, im Ofen inaktivierten Zellen.
Die thermogravimetrische Analyse zeigte, dass diese Rezeptur einer vollständigen thermischen Zersetzung bei über 330 °C widersteht. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Eigenschaft einen positiven Beitrag zum Brandschutz in Innenräumen leisten könnte. Das Forschungsteam stellte mit einem auf einem KUKA Agilus KR10 Industrieroboter montierten Druckextrusionssystem großformatige Fliesen mit den Maßen 20 cm × 50 cm her. Massivfliesen wiesen nach dem Trocknen eine Oberflächenschrumpfung von 6 % und eine durchschnittliche dreidimensionale Verformung von 0,02 mm auf. Sie montierten außerdem 17 Fliesen zu einem vertikalen Raumteiler-Demonstrator, der drei Strukturformen zeigte: massiv, perforiert und mit gemischter Porosität.
Die Forscher weisen darauf hin, dass vor einem praktischen Einsatz weitere Untersuchungen zur Langzeitbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, zum Brandverhalten sowie zur Montagemethode der Fliesen erforderlich sind. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Frontiers of Architectural Research“ veröffentlicht.
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