Polyphenylensulfid – ein vielseitiger Kunststoff von hoher Qualität, aus dem weltweit alles Mögliche von Motorenteilen bis zu Komponenten für Elektrorasierer und Haartrockner gefertigt wird – wurde jetzt für den 3D-Druck nutzbar gemacht. Diese Errungenschaft ist einem russischen Forschungsteam zuzuschreiben, dem auch Wissenschaftler der Staatlichen Technischen Universität Wolgograd (WolgGTU) angehören. Für dieses Material, das sie als „König der Konstruktionskunststoffe“ bezeichnen, entwickelten die Experten eine neue Methode, die es ermöglicht, die Viskosität des Polymers zu kontrollieren. Somit wird es möglich, das für den 3D-Druck eigentlich nahezu ungeeignete Material nun doch für diese Fertigungsmethode einzusetzen. Die Ergebnisse wurden in der russischen Fachzeitschrift Plastitscheskije Massy („Kunststoffe“) veröffentlicht, auf die die russische Nachrichtenagentur RIA Nowosti in ihrem Bericht vom 5. November 2026 verweist.

Polyphenylensulfid (PPS) zählt zu den am weitesten verbreiteten Konstruktionskunststoffen. Die Gründe für seine Verbreitung und Beliebtheit liegen auf der Hand: Es ist schwer entflammbar, beständig gegen Säuren, Laugen, Öle sowie hohe Temperaturen, und weist zudem eine Steifigkeit auf, die mit der von einigen Metallen vergleichbar ist. Aufgrund dieser Eigenschaften findet es breite Anwendung im Automobilbau, in der Elektronik, in der Medizintechnik und in anderen Bereichen, erinnern die Wissenschaftler der WolgGTU.

Nun ist die größte Herausforderung bei der Verarbeitung von PPS ist seine geringe Viskosität. Diese Eigenschaft führt beim 3D-Druck zu erheblichen Problemen und schränkt die Komplexität der Formen bedeutend ein, die mit dem Material hergestellt werden können, erläutern Vertreter der Universität. Jelena Alykowa, eine der Autorinnen der Studie und Dozentin am Lehrstuhl für Analytische und Physikalische Chemie sowie für Physikalische Chemie der Polymere an der WolgGTU, beschreibt den Fokus der Arbeit dieses Teams wie folgt:

„Derzeit arbeiten wir an zwei Zielen.

Erstens geht es darum, die Produktion dieses ‚Königs der Konstruktionskunststoffe‘ – PPS – in Russland zu etablieren, da es derzeit größtenteils als Fertigprodukt importiert wird.

Zweitens wollen wir den Kunststoff für den 3D-Druck optimieren, indem wir seine ‚zickigen‘ Eigenschaften in den Griff bekommen und lernen, ihm gezielt die gewünschten Merkmale zu verleihen.“

Wissenschaftler der Universität haben gemeinsam mit Kollegen der Wolgograder Zweigstelle des Instituts für Katalyse der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (RAS) eine Lösung für beide Probleme gefunden: Sie entwickelten ein alternatives „Rezept“ für Polyphenylensulfid und lernten, dessen Eigenschaften gezielt festzulegen. Alykowa weiter hierzu:

„Stellen Sie sich vor, Sie backen einen Kuchen von extremer Robustheit und Festigkeit, der enormen Temperaturen standhalten muss – doch Sie haben keine Möglichkeit, das dafür nötige ‚Mehl‘ zu kaufen. Sie müssen also selbst ein Rezept entwickeln und eine Testcharge dieses Mehlersatzes herstellen. Im nächsten Schritt gilt es, die Konsistenz des Teigs genau abzustimmen: Ist er zu flüssig oder zu fest, lässt sich das Gebäck nicht in Form bringen.

Wir haben gelernt, solche ‚Kuchen‘ in unserer eigenen ‚Küche‘ zu backen – was sie deutlich günstiger macht als die ‚aus dem Laden‘.“

Als entscheidender Faktor für die Viskosität der Masse, aus der das PPS gewonnen wird, erwiesen sich Chloratome, die nach den ersten chemischen Reaktionen im aufzusetzenden „Teig“ verbleiben. Und die russischen Wissenschaftler fanden einen Weg, deren Menge während der Synthese des Polyphenylensulfids zu kontrollieren und dem Material so die gewünschten Eigenschaften vorzugeben. Die Wissenschaftlerin ergänzt:

„PPS an sich ist in der weltweiten chemischen Industrie schon lange bekannt. In der klassischen Herstellung ist es jedoch äußerst ‚zickig‘, da es zu Nebenreaktionen kommt: Während der Synthese oxidieren die Ausgangsstoffe, und das – dazu noch sehr kostspielige – Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon zersetzt sich schnell, wodurch es seine Eigenschaften verliert. Uns ist gelungen, die Synthesebedingungen zu optimieren und das Risiko von Nebenreaktionen zu verringern, was den Prozess insgesamt wirtschaftlicher und vorhersehbarer macht.“

Alykowa hob zudem hervor, dass es ihr und ihren Mitstreitern gelungen sei, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich das teure Lösungsmittel in den Prozess zurückführen lässt – ein zusätzlicher Vorteil.

Für die Zukunft planen die Forscher mehr Untersuchungen, um das Material weiter an die Anforderungen des 3D-Drucks anzupassen. Zudem soll das Verhalten des Polymers bei der Herstellung dünner Fäden (sogenannter Filamente) sowie bei deren schichtweisem Auftrag durch den 3D-Drucker eingehender analysiert werden.

Diese Arbeit wurde im Rahmen des russischen staatlichen Programms „Priorität-2030“ gefördert.

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