World of Plastics 31. Januar 2024

Kompostierbare Theaterplastiken aus dem 3D-Drucker

Dresdener Forschungsprojekt „Greta“ entwickelt umweltschonende Lösungen für einen nachhaltigen Theaterbau – Zusammenarbeit von HFBK und ILK der TU Dresden

Für die Materialtests verarbeiteten die Wissenschaftler Agar-Agar und Korkmehl im LDM-Verfahren.

Im Forschungsprojekt „Greta“ – Generative Herstellung von recyclingfähigen Grundstrukturen für die Theaterplastik aus naturbasierten Ausgangsstoffen – haben sich Künstler der Hochschule für Bildende Künste (HFBK) und Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden auf die Entwicklung umweltschonender Theaterplastiken mittels modernster 3D-Drucktechnologien und nachhaltiger Materialien konzentriert. Das Ziel: Die Herstellung imposanter Bühnenbilder, die nicht nur ästhetisch beeindrucken, sondern auch die Umwelt schonen.

Wissenschaftler setzen auf LDM-3D-Drucker

Denn aktuelle Theaterplastiken, insbesondere solche mit großen Abmessungen und hoher Komplexität, verursachen erhebliche Mengen an nicht recycelbaren Abfällen, hauptsächlich in Form von Styropor. Mithilfe des Forschungsprojektes „Greta“ soll in Zukunft darauf verzichtet werden können. Dabei setzen die Wissenschaftler auf das Liquid Deposition Modeling (LDM) als geeignetes Verfahren für den 3D-Druck von biobasierten Materialien.

Das erste erfolgreich gedruckte Objekt aus Glutinleim und Korkmehl mit einer Größe von 40 cm und spezieller Stützstruktur.

Materialtests mit Agar-Agar, Carrageen und Glutinleim

Während des Forschungsprojektes wurden bereits umfangreiche Materialuntersuchungen durchgeführt, um geeignete naturstoffbasierte Materialien für das 3D-Druckverfahren zu identifizieren. Anstelle von herkömmlichen thermoplastischen Kunststoffen kommt eine plastische Masse zum Einsatz, die recycelbar, stabil, leicht und kostengünstig sein muss.

So wurden bereits verschiedene Bindemittel, wie Agar-Agar, Carrageen und Zellleim, für den Einsatz im LDM-Verfahren getestet, jedoch führten diese oft zu langen Trocknungszeiten, starker Schrumpfung und geringer Haftung. Die Lösung fand sich in Glutinleim, der bei Raumtemperatur zu einem stabilen Thermoplast-Elastomer aushärtet. Eine gleichmäßige Schrumpfung wird bereits bei der Erstellung des 3D-Modells berücksichtigt. In Kombination mit geeigneten Füllstoffen und Additiven wird es zu einer schlagzähen Masse, die vollständig kompostierbar und recyclingfähig ist.

Erfolgreicher Praxistest auf der Felsenbühne Rathen

Die entwickelte Technologie wurde bereits erfolgreich in der Praxis getestet. Im Rahmen des Projekts wurden mit der vom ILK speziell zusammengestellten Materialrezeptur aus Wasser, Glycerin, Korkmehl und Glutinleim zwei originalgroße Schweinehälften für die Oper „Der Freischütz“ im LDM-Verfahren geschaffen.

Als „Vorlage“ wurde eine echte Schweinehälften auf dem Vorwerk Podemus Hof eingescannt.

Das perfekte Modell konnte dazu im „Vorwerk Podemus Hof“ mittels mobiler Scantechnologie aufgenommen und digitalisiert werden. Anschließend wurde eine in Bezug auf Druckzeit, Oberfläche, Stabilität sowie Trocknungs- und Schrumpfverhalten optimierte Füllstruktur für den Spiralvasenmodus konstruiert. Etwa eine Woche musste das fünfteilige Modell lufttrocknen, bevor es zusammengebaut und verklebt werden konnte. Für eine täuschend echte Bemalung und bühnentaugliche Finalisierung sorgten die Mitarbeiter der Landesbühnen Sachsen.

Freischütz-Schweinehälften aus dem 3D-Drucker

Prof. Ulrich Eißner von der HFBK betont: „Die Herstellung der Freischütz-Schweinehälften für die Felsenbühne Rathen hat uns als Forschungsteam zunächst mit Stolz und Freude erfüllt. War es doch die allererste theaterpraktische Anwendung unseres entwickelten 3D-Druckverfahrens überhaupt. Und sie funktioniert, auch wenn noch nicht alles perfekt ist.“

Finale Schweinerequisite aus dem 3D-Drucker mit Theaterplastiker Leopold Dietrich von der HFBK auf der Felsenbühne Rathen.

Nach Überzeugung von Prof. Eißner stellt „die Verwendung recycle- und kompostierbarer Materialien nicht nur eine wegweisende Verbesserung der 3D-Drucktechnologie dar, sondern öffnet auch die Tür zu neuen kreativen Horizonten für Bühnenbildner und Künstler. Der Fokus auf Nachhaltigkeit in Verbindung mit modernster Technologie zeigt, dass Kunst und Umweltbewusstsein Hand in Hand gehen können.“ gk