Das NOVUM Projekt: Cellolose als Funktionszusatzmittel.
Eine kurze Einführung
Im Jahr 2017 beschlossen mehrere Unternehmen und Forschungseinrichtungen, ihre Fähigkeiten zu bündeln, um die Herausforderung der Entwicklung neuer Materialien auf Cellulosebasis zu bewältigen, die für verschiedene Fertigungsprozesse geeignet sind.
Sie waren motiviert durch die ineffiziente Produktion von elektrischen Isolationskomponenten, bei der Cellulose häufig als Rohstoff für die Isolierung von Leistungstransformatoren verwendet wird. Um die Komponenten für individuell gestaltete Leistungstransformatoren herzustellen, müssen spezielle Metallformen in einem komplexen, mehrstufigen Arbeitsablauf erstellt werden.
Die Vereinfachung dieses arbeits- und energieintensiven Prozesses war der Impuls für das NOVUM-Projekt, das von der EU im Rahmen des Horizon 2020-Programms gefördert wurde. Die Idee bestand darin, ein thermoplastisches, celullose-basiertes Material zu entwickeln, das für die additive Fertigung geeignet ist. Wenn andere Verarbeitungsmethoden anwendbar wären, umso besser!
Fast 5 Jahre später - Was nun?
Viel wurde von den Projekt-Partnern erreicht, unter der Leitung von Heli Kangas von der finnischen Forschungsorganisation VTT.
Es wurde nicht nur ein thermoplastisches, zellulosebasiertes Material entwickelt, sondern auch ein ganz neues Fertigungskonzept geschaffen. Daher arbeiteten die Unternehmen ABIS und Brinter eng zusammen in Design, Ingenieurwesen und Skalierung. Die vollständige Pilotanlage für die additive Fertigung von großformatigen Teilen wird ab Anfang 2022 in Finnland aufgebaut.
Während der Erforschung der Tiefen von zellulosebasierten Materialformulierungen und additiver Fertigungstechnologie erweiterten die Projekt-Partner auch ihren Horizont für andere Endanwendungen. Neben Hitachi ABB Power Grids, die nach innovativen Isolationstechnologien suchen, schlossen sich auch Meyer Turku und CRF mit großem Interesse am Potenzial des NOVUM-Projekts an. Das Schiffsbauunternehmen und das Automobilforschungszentrum suchen beide nach innovativen Materialien für die Herstellung nachhaltiger, aber dennoch funktionaler Komponenten.
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Hast du jemals versucht, einen Baum zu schmelzen? Wenn ja, hat dies sicherlich zu einer Art hoffentlich kontrolliertem Feuer und Rauch geführt.
Da Cellolose eine der Hauptkomponenten lebender Pflanzen ist, könnte man leicht vermuten: Cellolose ist definitiv kein thermoplastisches Material. Um Cellolose für Thermoplaste zu gewinnen, müssen Modifikationen vorgenommen werden. Dies erfolgt durch den Austausch des Cellolosepolymers mit verschiedenen Estergruppen. Heutzutage sind kommerziell erhältliche Materialien zum Beispiel Celloloseacetat (CAc), Celloloseacetatpropionat (CAP) oder Celloloseacetatbutyrat (CAB). Diese Celloloseester bildeten die Grundlage für NOVUM-Entwicklungen, wiesen jedoch immer noch viele gewünschte Eigenschaften auf, wie z.B. ausreichende Verarbeitbarkeit für die additive Fertigung oder Brandschutz.
Plastifizierer in Form von langkettigen (C16-C189) alkylierten Celloloseestern, unser mikrokristalline Cellolose und andere funktionale Zusatzstoffe in geringer Dosierung vervollständigen die Zutatenliste für das NOVUM-Material. Nach umfangreichen Formulierungsstudien wurde ein thermoplastisches Cellolose-basiertes Verbundmaterial mit attraktiven Eigenschaften gefunden. Es eignet sich nicht nur perfekt für den großformatigen 3D-Druck, sondern auch für Spritzguss, was ein noch breiteres Anwendungsfeld bietet. Unsere mikrokristalline Cellolose, ein chemisch reines und kristallines Celloloseprodukt, dient zur Feinabstimmung der mechanischen Eigenschaften als funktionaler, pflanzlicher Füllstoff.
Beachtenswert ist, dass das NOVUM-Material recycelbar ist und Forschungen zur Verbesserung des feuerfesten Verhaltens im Gange sind. Dieses Projekt wurde bereits abgeschlossen.
Für weitere Fragen wenden Sie sich bitte an VVT: https://www.linkedin.com/company/vtt/
