Weniger ist mehr

Marvin Kollwitz hat sich in seiner Masterarbeit im Studiengang Polymerchemie um die Verbesserung von Acrylaten im Drei-Dimensionen-Drucker gekümmert. Foto: WH/Willems

In der Tradition der Recklinghäuser Lehreinheit Chemie zur Weiterentwicklung von Acrylaten bei der Produktion von Werkstücken hat sich Marvin Kollwitz (27) in seiner Masterarbeit im Studiengang Polymerchemie unter der Leitung von Prof. Dr. Christian Willems um die Verbesserung von Acrylaten im Drei-D-Drucker gekümmert. Sein Forschungsergebnis: Mit Stickstoff und durch das Weglassen bestimmter bisher häufig vorkommender Hilfsstoffe werden Festigkeit und Lichtbeständigkeit erhöht.

(BL) Schicht für Schicht setzt der 3-D-Drucker Werkstücke aus Acryl-Grundstoff zusammen. Er eignet sich besonders für die ortsnahe Produktion von Einzelstücken und Mindermengen. Er funktioniert auch mit Metallen, Keramiken oder Beton, besonders häufig werden jedoch Acryl-Kunststoffe als Werkstoff eingesetzt. Auch abseits der Serien- und Massenproduktion legt der Kunde oder Anwender Wert auf optische und mechanische Eigenschaften des gedruckten Produkts. Hier sind vor allem Festigkeit und Lichtbeständigkeit gefragt.

Der Vorteil von Kunststoffen als Werkstoff ist, dass der Werkzeugkasten der organischen Chemie scheinbar unendlich viele Stellgrößen bereit hält. Zugleich ist das ein Fluch, denn Generationen von Chemikern arbeiten an der bestmöglichen Rezeptur und Verarbeitung der Polymer-Werkstoffe in Bezug auf die daraus folgenden Produkteigenschaften. Vielleicht sollte sich deshalb die Schreibweise „Polymehrchemie“ durchsetzen.

Master-Absolvent Marvin Kollwitz hat sich mit zwei 3-D-Drucker-Acrylaten beschäftigt, dem industriell hergestellten Druckerharz „Clear“ und einem selbst synthetisierten Stereolithografieharz, dem er den Namen „R48 mod“ gab. Seine Aufgabe war es, die Ursache(n) einer gelblichen Verfärbung nach dem Druck herauszubekommen und zu prüfen, wie die Verarbeitung in verschiedenen Atmosphären mit und ohne Sauerstoff das Druckergebnis beeinflussen. Qualitätskriterien waren die optischen und mechanischen Eigenschaften und der Wunsch, diese zu verbessern.

Bei seinen Versuchen hat Marvin Kollwitz unerwartete Ergebnisse erzielen können. Kurz gesagt: Sauerstoff stört, besser ist es, den Drucker während des Drucks mit Stickstoff zu begasen. Und zwei Stoffe schlägt er vor zu ändern: Ein spezielles Oxid als Starter der Reaktion vom Harz zum Acrylat soll getauscht werden und ein besonderer Methyläther als Hilfsstoff soll wegfallen. Dadurch steigt die Zugfestigkeit und die Verfärbung des Druckprodukts wird bestmöglich verhindert. „Weniger ist hier mehr“, so Marvin Kollwitz und sein Masterarbeitsbetreuer Prof. Dr. Christian Willems.

Seine mit Bravour fertiggestellte Masterarbeit hat Marvin Kollwitz die Möglichkeit eröffnet, seine wissenschaftliche Laufbahn in der chemisch-geowissenschaftlichen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena mit einer Doktorarbeit fortzusetzen. Willems: „Marvin Kollwitz ist für mich ein Musterbeispiel für den Erfolg von MINT-Förderung. In der Schule wurde ihm noch prophezeit, in Technik und Naturwissenschaft liege voraussichtlich nicht sein Talent. Eine technisch-naturwissenschaftliche duale Ausbildung mit dem sich anschließenden Chemie-Studium an der Westfälischen Hochschule in Recklinghausen hat nun vor dem Hintergund seiner Karriere-Aussichten in Jena das Gegenteil glänzend bewiesen.“

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