Spezielle Texturen und Oberflächen: Holz erobert den 3D-Druck

Imagen 1: Pieza impresa con filamento de madera. Fuente: Fillamentum.

Im Jahr 2012 erhält die Welt des 3D-Drucks ein neues Material aus der Hand des deutschen Herstellers Kai Parthy, der mit dem Holzfilament LayWoo-D3 das erste Filament entwickelt hatte, das wie echtes Holz aussieht. Dieses Filament besteht zu 40 % aus recyceltem Holz und der Rest aus Bindungspolymeren. Die Verwendung ist ähnlich wie bei PLA mit der Besonderheit, dass LayWoo-D3 je nach Drucktemperatur die Farbe ändert, bei 180 ºC hat es eine helle Farbe und bei 245 ºC eine dunklere Farbe. Außerdem kann es aufgrund des hohen Holzanteils sehr leicht geschnitten, geschliffen oder sogar lackiert werden, was dieses Material ideal für 3D-Druckmodelle oder Figuren macht, die das Aussehen, die Haptik und sogar den Geruch von Holz haben sollen.

Derzeit gibt es mehrere Materialien für den FDM-3D-Druck mit Holzfasern, wie z. B. die Timberfill-Filamentreihe des tschechischen Herstellers Fillamentum oder die Easywood-Filamentfamilie des Herstellers Formfutura. Sie alle haben einen hohen Anteil an Holzfasern in ihrer Zusammensetzung, und das bindende Polymer, das diese Fasern bindet, ist PLA (Polymilchsäure).

Die Verwendung von PLA als Bindemittelpolymer, gibt diesen Filamenten die Leichtigkeit, dieses Material zu drucken; eines der am meisten verwendeten im FDM-3D-Druck für seine Einfachheit, seine guten Eigenschaften, und das erfordert kein Heißbett, so dass es auf fast jedem FDM-3D-Drucker auf dem Markt gedruckt werden kann.

Darüber hinaus ist PLA ein biologisch abbaubares Biopolymer, das aus natürlichen Ressourcen gewonnen wird; konkret wird es aus Stärke gewonnen, die aus Mais, Zuckerrüben und Weizen gewonnen wird.

Seitdem Holzfilamente auf den Markt gekommen sind, gehören sie zu den begehrtesten Materialien im FDM-3D-Druck aufgrund ihrer Textur und Oberfläche, die echtem Holz ähnelt. Deshalb haben Filamenthersteller wie Formfutura neue Filamentserien entwickelt, die dank ihrer Zusammensetzung verschiedene Materialien wie Kork, Granit oder Terrakotta simulieren.

Ein Beispiel hierfür wäre EasyCork. EasyCork ist ein PLA-basiertes Filament mit Korkpartikeln, die diesem Material einige seiner bekanntesten Eigenschaften verleihen: geringe Dichte, hohe Schlagzähigkeit und eine korkähnliche Oberfläche.

Eine weitere Option, die von Formfutura angeboten wird, ist die StoneFil-Familie von Filamenten mit einer PLA-Basis und Steinpartikeln, die in verschiedenen Oberflächen wie Granit, Ton oder Terrakotta erhältlich sind. Wie beim Korkfaden verleihen die Steinpartikel diesem Material einige charakteristische Eigenschaften, wie z. B. seine raue Textur oder seine hohe Dichte.

Die Verwendung dieser Filamente ist ähnlich wie bei PLA, mit der Besonderheit, dass sie je nach Drucktemperatur die Farbe wechseln.

Beim Drucken bei niedrigerer Temperatur hat das Material eine helle Farbe, während bei steigender Temperatur dunklere Töne erzielt werden. Diese charakteristische Maserung in Materialien wie Holz, sorgt für ein sehr markantes Finish in allen oben genannten Filamenten, auch im Steinfilament.

Außerdem können sie aufgrund ihres hohen Ladungsanteils sehr leicht geschnitten, geschliffen oder sogar lackiert werden, was diese Materialien ideal für den 3D-Druck von Figuren macht, die das Aussehen von Holz, Kork oder Stein haben sollen.

Mit dem Fortschritt der Technologie und dem Ehrgeiz, sich weiterzuentwickeln, geht die Tendenz dahin, Elemente zu entwerfen und herzustellen, die früher unvorstellbar waren, sowohl aus Mangel an Werkzeugen als auch wegen der hohen Kosten, die damit verbunden wären. Ein Handwerker kann eine unendliche Anzahl von Stücken auf verschiedene Arten herstellen, aber immer begrenzt durch die Werkzeuge und die Investition vieler Arbeitsstunden. Ein Architekt oder Designer muss seine Projekte immer in Form von maßstabsgetreuen Modellen in die Realität umsetzen und dabei viel Zeit in die Anfertigung von Hand investieren.

Die 3D-Drucktechnologie (FFF/FDM), kombiniert mit Holz-, Kork- oder Steinfilamenten, ermöglicht es, jedes beliebige Stück, unabhängig von der Form (Modelle, Dekorationselemente, Requisiten usw.), mit viel geringeren Herstellungszeiten und -kosten als bisher und mit einer wahrheitsgetreuen Ausführung zu erstellen. Der Sprung zu diesem Trend ist so groß, dass es bereits Unternehmen und Projekte gibt, die von staatlichen Stellen unterstützt werden, um mit diesen Materialien Möbel und Bauelemente in realer Größe herzustellen.

Bild 1: LayWoo-D3. Quelle: 3ders.org

Bild 2: Prototyp eines Fertighauses in Modulbauweise

Als Antwort auf die oben genannte Nachfrage haben viele Hersteller Holzfilamente in ihrem Katalog, unter denen wir die Marke Fillamentum hervorheben müssen, die in der Branche für Filamente mit einem spektakulären Aussehen wie das PLA "Vertigo Grey" bekannt ist, das vier Modelle mit verschiedenen Farbtönen hat: Timberfill Light Wood Tone, Timberfill "Rosewood", Timberfill "Champagne" und Timberfill "Cinnamon".

Bild 3: Timberfill Light Wood Tone. Quelle: Fillamentum.de

Formfutura führt in seinem Katalog bis zu 7 Holzstränge innerhalb der EasyWood-Familie: Olive, Birke, Zeder, Kokosnuss, Ebenholz, Kiefer und Weide. Jeder dieser Stränge hat einen anderen Farbton.

Bild 5: EasyWood-Holzlitzen. Quelle: Formfutura.

Neben Holzfilamenten verwendet Formfutura auch Korkfilamente und Filamente mit Steinpartikeln. Letztere umfassen unter dem Namen Stonefil 4 verschiedene Steintöne: Zement, Granit, Ton und Terrakotta.

Bild 6: Stonefil Steinfäden. Quelle: Formfutura.

Auch hier gilt: Dank FFF/FDM-Technologie und Holz-, Kork- oder Steinfilamenten können alle 3D-Drucker-Anwender ihre Ideen schnell, kostengünstig und unabhängig mit einem realistischen Finish aller Teile realisieren.