LZH studia i componenti realizzati con fibre naturali

La stampa 3D è arrivata da tempo in architettura, e ora dovrebbe diventare anche ecologicamente sostenibile: la LZH, insieme ai partner, sta studiando come i singoli componenti possano essere prodotti da fibre naturali utilizzando la produzione additiva.
Nel progetto 3DNaturPrint, i componenti architettonici come gli elementi di facciata devono essere creati da biopolimeri rinforzati con fibre naturali nella stampa 3D. A tale scopo, gli scienziati svilupperanno i corrispondenti materiali compositi costituiti da biopolimeri con fibre corte naturali e fibre continue naturali e li ottimizzeranno per la lavorazione con il processo di produzione additiva FDM (Fused Deposition Modeling). L’obiettivo dei partner del progetto: consentire design intelligenti e innovativi che siano allo stesso tempo ecologici e sostenibili.

L’obiettivo: componenti avanzati realizzati con materiali sostenibili
Nell’ambito del progetto, sono allo studio diversi compositi biopolimerici rinforzati con fibre naturali. I partner stanno ricercando sia metodi di lavorazione con fibre naturali molto corte, come legno e paglia, sia un metodo per stampare fibre infinite di canapa e lino in combinazione con biopolimeri. La LZH sviluppa quindi i processi per questi nuovi materiali e adatta gli strumenti e le geometrie degli ugelli della stampante FDM. Un padiglione con gli elementi della facciata stampati in 3D sarà costruito come dimostratore nel campus dell’Università di Stoccarda.

I partner del progetto vogliono ricercare come utilizzare la produzione additiva per semplificare i processi di produzione per i componenti architettonici. I biopolimeri rinforzati con fibre naturali sono particolarmente adatti per la realizzazione di componenti con geometrie complesse con poche fasi di lavoro e basso dispendio di materiali e costi. Con la loro ricerca, i partner stanno anche lavorando a condizioni di partenza completamente nuove per la produzione di componenti architettonici di nuova concezione: ad esempio, l’ottimizzazione della topologia dei componenti in base alle loro esigenze strutturali può essere implementata bene con la produzione additiva.

Consenti la tendenza delle fibre naturali nell’architettura utilizzando la produzione additiva
C’è un grande interesse nell’uso delle fibre naturali nei componenti strutturali dell’architettura e dell’edilizia, perché le fibre naturali presentano numerosi vantaggi. Hanno buone proprietà meccaniche combinate con un peso ridotto e sono disponibili in grandi quantità. In quanto risorsa rinnovabile con cicli di rinnovamento a volte molto brevi, sono anche chiaramente l’alternativa ecologicamente migliore rispetto alle fibre sintetiche.

Nella produzione additiva, gli elementi di grande formato per il settore architettonico sono stati finora realizzati principalmente con polimeri a base di materie prime fossili. La ricerca nel progetto 3DNaturPrint dovrebbe ora consentire anche l’utilizzo delle fibre naturali in architettura per la produzione additiva.

Informazioni su 3DNaturPrint Il
progetto 3DNaturPrint riguarda la progettazione e la produzione di componenti stampati in 3D realizzati con biocompositi utilizzando filamenti con fibre naturali continue e corte.

Il progetto è coordinato dal Dipartimento di Materiali Bio-based e Cicli di Materiali in Architettura (BioMat) presso l’Istituto per le strutture di supporto e la progettazione strutturale (ITKE) dell’Università di Stoccarda. Oltre alla LZH, i partner del progetto sono il Fraunhofer Institute for Wood Research Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) e le società industriali Rapid Prototyping Technologie GmbH (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Müchelen), 3dk.berlin (Berlin) e ATMAT Sp Z oo (Cracovia, Polonia).

Il progetto è finanziato dal Ministero federale dell’alimentazione e dell’agricoltura dall’Agenzia per le risorse rinnovabili con il numero di finanziamento 2220NR295C.

Per migliorare la sostenibilità nella stampa laser 3D per componenti architettonici e altro ancora.

 In 3DNaturDruck, le parti di costruzione “naturali” verranno prodotte in modo additivo.

La stampa 3D è stata utilizzata nell’architettura per un po’ e ora deve diventare anche ecologicamente sostenibile: insieme ai partner, il laser Zentrum Hannover (LZH) sta studiando come produrre singoli elementi da costruzione da fibre naturali utilizzando la produzione additiva laser. 

Nel progetto 3DNaturDruck , presso l’Università di Stoccarda, verranno creati componenti architettonici come elementi di facciata da biopolimeri rinforzati con fibre naturali in un processo di stampa 3D laser AM.

A tal fine, gli scienziati svilupperanno i corrispondenti materiali compositi da biopolimeri con fibre corte naturali e fibre continue naturali e li ottimizzeranno per la lavorazione con il processo di produzione additiva Fused Deposition Modeling (FDM).

L’obiettivo dei partner è di abilitare componenti altamente sviluppati realizzati con materiali sostenibili. Nell’ambito del progetto verranno studiati diversi compositi biopolimerici rinforzati con fibre naturali.

Il team sta ricercando sia metodi di lavorazione con fibre naturali molto corte, come legno e paglia, sia un metodo per la stampa di fibre continue di canapa e lino in combinazione con biopolimeri.

Padiglione dimostrativo previsto

La LZH sviluppa quindi i processi per questi nuovi materiali e adatta gli strumenti e le geometrie degli ugelli della stampante FDM. Un padiglione con gli elementi della facciata stampati in 3D è previsto come dimostratore nel campus dell’Università di Stoccarda.

I partner del progetto vogliono esplorare come la produzione additiva può essere utilizzata per semplificare i processi di produzione per i componenti architettonici. Dicono che i biopolimeri rinforzati con fibre naturali “sono particolarmente adatti per produrre componenti con geometrie complesse in pochi passaggi e con bassi requisiti di materiale e costi”.

Con la loro ricerca, i partner stanno anche lavorando a condizioni di partenza completamente nuove per la fabbricazione di componenti architettonici di nuova concezione: ad esempio, l’ottimizzazione della topologia dei componenti in base alle loro sollecitazioni strutturali può essere facilmente implementata con la produzione additiva.

LZH afferma che c’è un grande interesse nell’uso delle fibre naturali nei componenti strutturali dell’architettura e dell’edilizia perché le fibre naturali hanno diversi vantaggi: hanno buone proprietà meccaniche combinate con un peso ridotto e sono ampiamente disponibili. Essendo una risorsa rinnovabile con, in alcuni casi, cicli di rinnovamento brevi, sono anche chiaramente un’alternativa ecologica migliore rispetto alle fibre sintetiche.

Nella produzione additiva, gli elementi di grande formato per il settore architettonico sono stati finora realizzati principalmente con polimeri a base di materie prime fossili. La ricerca nel progetto 3DNaturDruck dovrebbe ora rendere possibile l’uso delle fibre naturali nell’architettura anche per la produzione additiva.

Il progetto 3DNaturDruck è coordinato dal Dipartimento di Materiali Biobased e Cicli di Materiali in Architettura (BioMat) presso l’Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) dell’Università di Stoccarda.

Oltre a LZH, i partner del progetto includono il Fraunhofer Institute for Wood Research Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) e le società industriali Rapid Prototyping Technologie (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Mücheln), 3dk.berlin (Berlino) e ATMAT (Cracovia, Polonia) .

Il progetto è finanziato dal Ministero federale tedesco dell’alimentazione e dell’agricoltura attraverso la Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe eV

Nel progetto 3DNaturPrint, i componenti realizzati con fibre naturali devono essere prodotti in modo additivo, come una piastrella a forma libera realizzata qui con filamenti di fibre di legno corte (Foto: LZH).

Di Fantasy

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