Chitin gehört zu den häufigsten Biopolymeren der Erde und ist vor allem als Strukturmaterial in Insektenpanzern und Krustentieren bekannt. Trotz seiner attraktiven mechanischen Eigenschaften – hohe Steifigkeit, gute Zugfestigkeit und natürliche Verfügbarkeit in großen Mengen – hat das Material in der additiven Fertigung bislang kaum eine Rolle gespielt. Der Grund liegt in der schwierigen Verarbeitbarkeit: Chitin löst sich nur in wenigen Lösungsmitteln und lässt sich nicht wie thermoplastische Kunststoffe einfach aufschmelzen und extrudieren.
Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart setzt genau hier an. Forschende des Instituts entwickeln sowohl das Materialsystem als auch das zugehörige Druckverfahren weiter, um Chitin als Rohstoff für individualisierte Medizinprodukte erschließen zu können. Ziel ist es, die biokompatiblen und biologisch abbaubaren Eigenschaften des Naturstoffs in maßgefertigte Bauteile zu überführen – etwa für Implantate, Scaffolds für das Tissue Engineering oder orthopädische Hilfsmittel.
Die Herausforderung bei der additiven Verarbeitung von Chitin liegt unter anderem in der Formulierung druckfähiger Suspensionen oder Lösungen, die einerseits prozessstabil genug für reproduzierbare Schichtaufbauten sind und andererseits die biologische Funktionalität des Materials erhalten. Anders als bei gängigen Biokunststoffen wie PLA oder PHB fehlen für Chitin etablierte Prozessfenster und Materialparametersets, die eine direkte Übertragung auf handelsübliche 3D-Drucksysteme ermöglichen würden.
Das Fraunhofer IPA adressiert damit einen Bereich, der in der Kunststoff- und Werkstoffforschung zunehmend an Bedeutung gewinnt: die Substitution petrochemisch basierter Polymere durch nachwachsende Rohstoffe in anspruchsvollen Anwendungsfeldern. Der medizintechnische Sektor stellt dabei besonders hohe Anforderungen an Reinheit, Reproduzierbarkeit und regulatorische Konformität – Faktoren, die die Materialentwicklung zusätzlich komplex machen.
Erste Ergebnisse der Arbeiten stellt das Institut auf der Formnext vor, der internationalen Leitmesse für additive Fertigung in Frankfurt am Main. Der Stand befindet sich in Halle 11.0, Stand D31. Die Formnext gilt als zentrales Forum, auf dem neue Materialien und Druckverfahren der Fachwelt präsentiert und diskutiert werden – auch für biobasierte Werkstoffe jenseits etablierter Filament- oder Pulvermaterialien ist die Messe ein relevanter Marktplatz.
Für die Kunststoffverarbeitung ist die Entwicklung von Interesse, weil sie zeigt, in welche Richtung sich das Werkstoffspektrum der additiven Fertigung verschiebt: weg von rein synthetischen Polymeren, hin zu naturbasierten Alternativen mit spezifischen Funktionsprofilen. Ob Chitin mittelfristig eine praxisrelevante Rolle in der Serienfertigung von Medizinprodukten übernehmen kann, wird maßgeblich davon abhängen, ob stabile und skalierbare Druckprozesse etabliert werden können.
