Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Chitin 3D-Druck: Enzyme sind die Lösung
In Kürze
Das Ziel des Projektes ist es, Chitin als Rohstoff in der additiven Fertigung einzusetzen, ohne auf chemische Bindemittel und hohe Temperaturen zurückgreifen zu müssen. Dies gelingt durch Einsatz spezifischer Enzyme. Sie sorgen für Stabilität und sichern die biologische Abbaubarkeit nach der Nutzung des Produkts.
Im Detail
Chitin ist das zweit häufigste Biopolymer der Erde und kommt hauptsächlich in Panzern von Insekten und Krebstieren sowie in Zellwänden von Pilzen vor. Chitin fällt vor allem als Abfallprodukt der Krabbenherstellung in großen Mengen an. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird dieses Chitin zuerst mit heißer Lauge vorbehandelt. Danch werden spezielle Enzyme (Laccasen) und natürliche Gerbstoffe, sog. phenolische Verbindungen, zu den vorbehandelten Chitinpartikeln gegeben. Dabei werden die Gerbstoffe auf der Oberfläche der Partikel gebunden, welche dann untereinander weitere stabile Bindungen ausbauen können. Um die dabei einsetzende Kettenreaktion besser kontrollieren zu können, werden die Partikel in eine Matrix aus Gelatine gegeben. Der abschließende Aushärtungsprozess wird durch ein weiteres Enzym, eine Transglutaminase, welche die Gelatine vernetzt, beschleunigt. Entsprechend der gewählten Kombinationen aus Enzym- und Substratkonzentrationen sowie Prozesstemperaturen konnten mechanischen Eigenschaften ähnlich denen anderer rein biologischen Kunststoffen erhalten werden. In den laufenden Experimenten wird dieses Material nun in einem 3D-Drucksystem verdruckt.