de.wedoany.com-Bericht: Ein Team um Professorin Malgorzata Zboinska von der Chalmers University of Technology in Schweden hat ein biologisches Material entwickelt, das sich für den 3D-Druck von Bauteilen eignet. Es besteht aus inaktiver Bäckerhefe, Zellulose, Algen, Pflanzenzucker und Wasser. Die entsprechende Studie wurde am 5. März in der Fachzeitschrift „Frontiers of Architectural Research" veröffentlicht.
Dieses experimentelle Material basiert auf einer formbaren Paste, die inaktive Hefe, Holz-Zellulosefasern, Algen-Natriumalginat, Pflanzenzucker und Wasser enthält. Die Mischung bildet ein homogenes Hydrogel, das während des digitalen Fertigungsprozesses seine Form behält. Die Forscher erhitzen die Hefe zunächst, um sie zu inaktivieren und sicherzustellen, dass im Endprodukt keine lebenden Zellen mehr vorhanden sind. Der Druck erfolgt bei Raumtemperatur unter Druck, ohne energieintensive Erwärmung oder zusätzliche Stützstrukturen. Nach dem Druck trocknen die Teile auf natürliche Weise; die Verdunstung des Wassers härtet das Gel zu einem leichten, stabilen Feststoff aus.
Die gedruckten Prototypen haben eine Größe von 20 × 50 cm. Je nach Rezeptur und Druckmuster lassen diese Teile zwischen 5,6 % und 31,6 % des Lichts durch. Dem Forschungsteam gelang es, Farbe, Textur, Porosität und Transluzenz des Materials zu variieren. Die stabilsten Teile erreichten eine durchschnittliche Zugfestigkeit von 2,7 Megapascal und eine Bruchdehnung von bis zu 25,2 %. Das Team betont, dass das Material nicht als Ersatz für strukturelle Werkstoffe wie Stahl und Beton gedacht ist, sondern für Innenprodukte, die aus fossilen Brennstoffen stammen oder schwer recycelbar sind. Mögliche Anwendungen umfassen Wandpaneele, Trennwände, Lichtsteuerschirme, Tapeten, Vorhänge, synthetische Fliesen und dekorative Kunststoffpaneele.
Die Studie zeigt, dass intakte Hefezellen als Füllstoff wirken und das Volumen erhöhen; bei Inaktivierung setzen sie innere Bestandteile frei, die zur Bindung der Mischung beitragen. Diese Eigenschaft ermöglicht es, die Eigenschaften durch einfache Rezepturanpassungen zu verändern. Das Biomaterial ist noch nicht für den praktischen Einsatz bereit; das Team hat seine Haltbarkeit, das langfristige Feuchteverhalten, das thermische Verhalten, die akustischen Eigenschaften sowie die Auswirkungen auf Hefeallergiker nicht getestet. Zudem müssen die Druckgenauigkeit verbessert, die Produktionsmethoden erweitert und Verformungen sowie Schrumpfungen während der Trocknung der Teile angepasst werden.
Timothy Long, Professor und Direktor des Center for Biodesign for Sustainable Macromolecular Materials and Manufacturing an der Arizona State University, weist darauf hin, dass Biomaterialien bei der Entsorgung oft als sicherer gelten, die Abfallreduzierung jedoch weiterhin von den Protokollen für Sammlung, Recycling und Wiederverwendung abhängt. Er erklärt, dass der Abbau biobasierter Materialien möglicherweise unbedenklicher sei als der nicht biologisch abbaubarer Materialien.
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