Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung 3-dimensionaler Formteile aus nachwachsenden und biologisch abbaubaren Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Ingenieurwissenschaften, Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik durchgeführt. Ausgangssituation/Problemstellung:
Die gesellschaftliche Entwicklung folgt den globalen Trends wie Bevölkerungswachstum, zunehmenden Wohlstand und steigenden Ressourcenbedarf. Dies führt aktuell zu vielen politischen Maßnahmen hinsichtlich Nachhaltigkeit, was ins-besondere einen effizienten Umgang mit den vorhandenen Ressourcen bedeutet. Im Zuge dieser Entwicklung rücken nachwachsende Rohstoffe - wie z. B. Holz - sowohl für die energetische, als auch für die stoffliche Nutzung in den Fokus von Forschungsvorhaben und besitzen zukünftig ein großes Potenzial Materialien, die aus fossilen Rohstoffen erzeugt werden und/oder nicht biologisch abbaubar sind, für eine Vielzahl möglicher Applikationen schrittweise zu substituieren.
An der Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik, TU Dresden, wurde mit der Entwicklung dreidimensionaler Formteile potenziell neue Anwendungsgebiete für Cellulose erschlossen, wie z. B. im Leichtbau, der Automobilindustrie oder anderen Branchen. Derartige hochfeste Formteile aus Cellulose konnten bisher zwar hergestellt und materialseitig charakterisiert werden, jedoch ist die labortechnische Herstellung entsprechender Formen speziell wegen des hohen Entwässerungswiderstandes und der vorhandenen - aber unzureichenden - Gerätetechnik sehr aufwendig und langwierig. Zudem haben die hergestellten Formen oftmals nicht die geforderten Qualitätsansprüche, da sie Lufteinschlüsse und Schwankungen in der Dichteverteilung besitzen, wodurch nur etwa jedes zweite Röhrchen als Produkt anerkannt wird.
Im Projekt wurde ein innovatives Prozesskonzept zur effizienten Herstellung rotationssymmetrischer Formteile geschaffen. Das Konzept beinhaltet zunächst eine Weiterversorgung mit Faserstoff aus externen Quellen, da dieser Prozess-schritt das geringste technische Risiko darstellt und hohe Investitionskosten vermeidet. Der bislang ineffiziente Prozessschritt der Formgebung konnte innerhalb des Projektes stark optimiert und durch die Entwicklung und IBN eines Versuchsstandes auch für den industriellen Maßstab validiert werden. Anhand des entwickelten Versuchsstandes wurden weitere Prozessgrenzen identifiziert sowie mögliche Lösungsansätze konstruktiv umgesetzt. Umfangreiche Tests verschiedener Trocknungsverfahren zeigten, dass durch die schnellere Formgebung weiterhin auf die Ofentrocknung gesetzt werden kann, ohne den Gesamtprozess maßgeblich in seiner Produktivität zu beeinträchtigen. Aufgrund der erfolgreichen Projektbearbeitung und dem Erreichen der wesentlichen Projektziele können in naher Zukunft konkrete, innovative Produkte aus Cellulose auf dem Markt etabliert werden und somit den Weg zur Bioökonomie mitgestalten. (Text gekürzt)