Heidelberger Forschungsteam entwickelt wiederverwendbares polymerbasiertes Material

CL PoPA Outreach Figure SchemeTime lapse grau 1920 2 0
Bild: ©Forschungsgruppe Blasco

Polymere, die für den lichtbasierten 3D-Druck verwendet werden, sind aufgrund ihres chemischen Aufbaus zwar sehr stabil, können aber kaum recycelt werden. Hier setzt ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Eva Blasco, Wissenschaftlerin am Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials (IMSEAM) der Universität Heidelberg, an.

Die Forschenden erklären, dass in der additiven Fertigung hochpräzise lichtbasierte Ansätze wie die digitale Lichtprojektion die besten Ergebnisse für die Herstellung kleiner und komplexer Strukturen liefern. Diese kommen etwa in der personalisierten Medizin oder in der Softrobotik zum Einsatz. Grundlage dafür sind flüssige ‚Tinten‘, die unter Einwirkung von Licht zu festen, dreidimensionalen Strukturen aushärten. Sie bestehen meist aus sogenannten Duroplasten, deren Grundbausteine dauerhaft und unlösbar zu einem permanenten Netzwerk verknüpft sind. Das Team betont, dass die Materialien dadurch sehr stabil werden, aber praktisch nicht wiederverwertbar sind. Sie könnten, so die Wissenschaftler, zu einer Quelle stetiger Abfallströme werden.

Um den lichtbasierten 3D-Druck nachhaltiger zu gestalten, hat das Heidelberger Team ein sogenanntes metastabiles Material entworfen, das den Forschenden zufolge ohne Einbußen bei Präzision, Qualität und mechanischer Stabilität wieder in seine Einzelteile zerlegt werden kann. Als Grundlage nutzten die Wissenschaftler ein besonderes Polymer, das auf ein chemisches Signal reagiert. „Die lange Molekülkette wird nur durch eine einzige Sollbruchstelle zusammengehalten. Sobald ein spezifischer chemischer Trigger diese Stelle öffnet, zerfällt die gesamte Kette innerhalb von Sekunden bei Raumtemperatur wie eine Reihe Dominosteine in ihre Bestandteile“, erläutert Johannes Markhart, der als Doktorand im Team von Eva Blasco forscht. Die Sollbruchstelle funktioniert dabei wie ein Schloss, das sich nur mit dem passenden Schlüssel öffnet.

In seinen Untersuchungen konnte das Forschungsteam mit dem neuartigen metastabilen Material verschiedene komplexe dreidimensionale Strukturen mit Detailgrößen im Mikrometerbereich fertigen und so seine Eignung als hochauflösende ‚Tinte‘ demonstrieren. „Es verbindet eine hohe Druckqualität mit einer Eigenschaft, die bei polymerbasierten Materialien für den 3D-Druck bislang kaum vorhanden war: Es lässt sich vollständig und rückstandsfrei in seine Einzelteile zerlegen“, so Markhart. Diese Bausteine konnten die Wissenschaftler anschließend isolieren und wieder in ein Polymer umwandeln. Wie weiter betont wird, bestätigen spektroskopische Analysen, dass die chemische Zusammensetzung des recycelten Polymers auf molekularer Ebene identisch mit der des Ausgangsmaterials ist. „Bei der Wiederverwendung wies das Material dieselben Eigenschaften auf wie im ersten Druckvorgang“, sagt Dr. Philipp Mainik, der als Doktorand an den Arbeiten beteiligt war.

„Unser Ansatz zeigt, dass sich Stabilität und Wiederverwertbarkeit nicht ausschließen müssen. Wir hoffen, dass er den Weg für echte chemische Zirkularität ebnen und damit zu nachhaltigeren Fertigungsprozessen beitragen kann“, betont Prof. Eva Blasco,

Die Forschungsarbeiten waren eingebunden in das Exzellenzcluster ‚3D Matter Made to Order‘, das gemeinsam von der Universität Heidelberg und dem Karlsruher Institut für Technologie getragen wird. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Carl-Zeiss-Stiftung und der Fonds der Chemischen Industrie haben die Arbeiten gefördert. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift ‚Advanced Materials‘ erschienen.



  • Mindbreeze ist KI-Partner von Fabasoft Approve

    Mindbreeze ist KI-Partner von Fabasoft Approve

    Der Softwarehersteller Fabasoft Approve erweitert sein cloudbasiertes Dokumenten- und Qualitätsmanagementsystem (DMS/QMS) Approve um KI-Services von Mindbreeze.

    mehr lesen: Mindbreeze ist KI-Partner von Fabasoft Approve

  • Wirtschaft wünscht sich künstliche Intelligenz aus Deutschland

    Wirtschaft wünscht sich künstliche Intelligenz aus Deutschland

    Deutschlands Unternehmen wünschen sich mehr generative künstliche Intelligenz ‚made in Germany‘.

    mehr lesen: Wirtschaft wünscht sich künstliche Intelligenz aus Deutschland

  • Sicherheit, Effizienz und Nutzerkomfort per Klick verbessern

    Sicherheit, Effizienz und Nutzerkomfort per Klick verbessern

    Computerspiele wie etwa Grand Theft Auto V bestehen aus rund 10 bis 30 Millionen Zeilen Code.

    mehr lesen: Sicherheit, Effizienz und Nutzerkomfort per Klick verbessern

  • Millionen-Investment für UpNano

    Millionen-Investment für UpNano

    UpNano aus Wien gibt den Abschluss einer Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 7Mio.€ bekannt, die gemeinsam vom AWS Gründungsfonds – einem von der Republik Österreich unterstützten Risikokapitalfonds – Novacapital und IGO…

    mehr lesen: Millionen-Investment für UpNano

  • Im PwC Maschinenbau-Barometer überwiegt der Pessimismus

    Im PwC Maschinenbau-Barometer überwiegt der Pessimismus

    Ob Konjunkturerwartung, Umsatzprognosen oder Kapazitätsauslastung – alle wichtigen Kennzahlen aus aktuellen Maschinenbau-Barometer der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PwC Deutschland zeugen von einer weiteren Negativentwicklung der Branche.

    mehr lesen: Im PwC Maschinenbau-Barometer überwiegt der Pessimismus

  • KI-Markt nähert sich bis 2027 der Billionen-Dollar-Marke

    KI-Markt nähert sich bis 2027 der Billionen-Dollar-Marke

    Der weltweite Markt für Hardware und Software im Bereich künstliche Intelligenz (KI) wird nach Schätzungen der Unternehmensberatung Bain & Company voraussichtlich zwischen 40 und 55 Prozent pro Jahr wachsen und…

    mehr lesen: KI-Markt nähert sich bis 2027 der Billionen-Dollar-Marke

  • Agile Manufacturing verlegt Hauptsitz nach Berlin

    Agile Manufacturing verlegt Hauptsitz nach Berlin

    Die Agile Manufacturing GmbH, ein Anbieter agiler Fertigungssysteme, verlegt ihren Hauptsitz von Lupburg, Bayern, nach Berlin.

    mehr lesen: Agile Manufacturing verlegt Hauptsitz nach Berlin

  • Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

    Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

    Schneider Electric hat seit dem 1. Juli mit Yusuf Pence einen neuen CEO sowie General Manager für den Standort in Lahr.

    mehr lesen: Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

  • Neuer Präsident für die IFR

    Neuer Präsident für die IFR

    Das Executive Board der International Federation of Robotics (IFR) hat Takayuki Ito zum Präsidenten gewählt.

    mehr lesen: Neuer Präsident für die IFR

  • VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

    VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

    Der VDMA Software und Digitalisierung hat einen neuen Vorstand gewählt.

    mehr lesen: VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

  • Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

    Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

    Die Führungsspitze der Friedhelm Loh Group hat ein neues Mitglied: Prof. Dr. Niko Mohr (Bild) erweitert zum 1. November 2024 den Vorstand der Gruppe.

    mehr lesen: Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

  • BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt

    BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt

    Saugroboter, smarter Katzenfutterautomat, die meisten Apps auf mobilen Geräten oder Smart-TVs – die steigende Zahl vernetzter Hard- und Softwareprodukte bringt neben Komfort und Automation auch Risiken und neuartige Angriffsvektoren.

    mehr lesen: BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt