Schneller Schlau, der Wissens-Podcast von PM trifft das Helmholtz-Zentrum Herion. Willkommen bei der Herion Academy, dem Spezial von PM Schneller Schlau. Einmal im Monat nehmen wir euch mit in die Welt der Wissenschaft. Direkt aus dem Helmholtz-Zentrum Herion sprechen wir über bahnbrechende Technologie, die unsere Zukunft prägt. Ich bin Svea Eckert, Tech-Journalistin. Und an meiner Seite ist der wunderbare... Oh, vielen Dank. Thorsten Fischer bin ich, Meeresbiologe und Leiter der Kommunikation am Herion. Und heute freue ich mich besonders auf unser Thema, weil wir reden heute über ein regelrechtes Zaubermaterial, welches auch noch nachhaltig ist, und das an Material, welches als Abfallprodukt in der Papierherstellung anfällt und daraus lassen sich dann Blumentöpfe, Dichtung oder sogar Spielzeuge herstellen. Es ging, finde ich, echt abgespaced. Als ich mich in der Vorbereitung damit beschäftigt habe, ging es mir wirklich so. Ich dachte nur wild aus Abfall, Blumentöpfe und Dichtung herstellen. Wow, wie geht das?

Das werden wir gleich erfahren. Denn die eine, die dieses besondere Material erforscht und damit bastelt, ist Maria Balk. Maria ist Chemikerin am Herion-Institut für funktionale Materialien und Nachhaltigkeit in Teltow bei Berlin und eine der Top-Expertinnen. Wenn es eben um nachhaltige, also wiederverwertbare, wiederverwendbare und umweltfreundliche Materialien geht. Und mit ihr steigen wir tief ein in die Welt der Materialien, in den 3D-Druck und in die Kreislaufwirtschaft. Schön, dass du da bist. Herzlich willkommen, Maria. Ja, vielen Dank für die Einladung. Ich freue mich wirklich sehr, hier zu sein. Das Thema, was wir heute besprechen, verbindet gleich mehrere Dinge, die mich begeistern. Und zum einen geht es um nachhaltige Materialien, um Kreislaufwirtschaft, aber auch die Anwendung von modernen Technologien wie den 3D-Druck.

Und hierfür nutzen wir ein besonderes Material, was viele eigentlich als Abfallprodukt kennen. Das heißt, wir machen aus einem Abfallprodukt ein neues Material. Okay, das klingt genial. Da musst du uns gleich mal mit reinnehmen. Abfall, was denke ich da? Da denke ich an einen Apfelputzen oder ich denke irgendwie an so eine zerkrumpelte Plastiktüte. Was ist das denn für ein Stoff, den ihr erforscht? Also wir arbeiten ganz viel mit Lignin. Das ist noch nie gehört. Ein natürlicher Bestandteil, der in Holz vorkommt, aber auch in allen anderen Pflanzenteilen. Er hält quasi die pflanzlichen Zellwände zusammen, gibt den Materialien, also Holz- oder Pflanzenmaterialien, Stabilität und Festigkeit. Das heißt, Bäume würden ohne Lignin gar nicht standhalten. Sie würden unter ihrem eigenen Gewicht zusammenfallen. Waben oder wie muss ich mir das vorstellen? Wie so eine Art Klebstoff, der die anderen Bestandteile vom Baum oder von den Pflanzen zusammenhält. Das heißt, Lignin ist in enormen großen Mengen verfügbar, auch als Nebenprodukt aus der Industrie, beispielsweise der Papierindustrie. Und eigentlich wird es momentan fast alles verbrannt. Das heißt, wir haben uns gefragt, was können wir jetzt aus diesem Abfallprodukt Wertvolles machen? Und daraus entstand dann die Idee, wir nutzen einfach diese Abfallmaterialien für den 3D-Druck.

Du hast es ja selbst gesagt, dieser Lignin ist eigentlich eine Art Superklebstoff, den man in allen Pflanzen findet. Bevor wir genauer über Lignin sprechen und was Lignin alles kann, du hast ja auch gesagt, ihr nutzt das zum 3D-Druck. Welche Gegenstände wollt ihr drucken oder über was reden wir da eigentlich? Also zunächst einmal kann man mit diesem Material ganz ähnliche Dinge drucken wie auch mit anderen klassischen 3D-Druckmaterialien. Bisher konnten wir Pflanzkübel drucken, wir haben Bilderrahmen gedruckt, wir haben kleine Puppenmöbel gedruckt, aber natürlich auch alle Arten von dekorativen Objekten. Unser Christbaumschmuck beispielsweise im Institut hatte letztes Jahr ganz viele Formen von Lignin gedruckten. Eltern kennen 3D-Druck eher so von so Kinderspielzeug aus Plastik. Ich weiß nicht, es gibt manchmal so verschiebbare, aus Ketten, Gliedern, so Drachen, Saurier.

Daher kenne ich das. Thorsten kennst du 3D-Druck? Noch nicht, wir wollen uns einen 3D-Drucker anschaffen. Unser Sohn ist genau in dem Alter, wo ihn Modellbau absolut fasziniert und du hast ja schon die Palette von Möglichkeiten erzählt. Im Prinzip kann man ja glaube ich fast alles mit 3D-Druck herstellen. Ich weiß jetzt nicht, ob es auch ganze Autos sind, aber über die Größe sprechen wir nochmal. Also erstmal ist die Anwendungsbreite natürlich riesig, aber lass uns nochmal, bevor wir auf die einzelnen 3D-Produkte eingehen, mehr über Lignin erfahren. Kanntest du das oder kennst du Lignin als Biologe eigentlich? Ich habe Biologie studiert und Botanik war jetzt nicht mein Spezialfach, aber ich weiß so viel, dass Lignin, wie gesagt, ein pflanzlicher Bestandteil ist und wir hatten es ja auch im Intro schon, Abfallprodukt in der Papierherstellung und auch deshalb so interessant dort, weil jedes Jahr mehrere Millionen Tonnen, anfallen bei der Papierproduktion, aber doch nur zwei Prozent davon weiterverarbeitet werden. Wie kamt ihr auf die Idee Lignin? Als euren Stoff für den zukünftigen 3D-Druck genauer zu erforschen. Maria? Ja, genau das ist eigentlich das Spannende. Und Lignin, wie du ja gesagt hast, fällt in Millionen von Tonnen als Nebenprodukt in der Industrie ab. Beispielsweise in der Papierindustrie. Es ist aber auch in ganz vielen anderen Pflanzenbestandteilen enthalten. Also wir selbst nutzen momentan auch Kaffeesatz. Also Verbrauchter Kaffeesatz extrahieren das Lignin raus und nutzen es für den 3D-Druck. Abgefahren.

Kaffeesatz lesen on Science sozusagen. Einerseits haben wir natürlich die Problematik, dass die Abfallmengen einfach weiterhin steigen und aber auch Technologien weiter wachsen, wie zum Beispiel der 3D-Druckmarkt. Hier werden aber überwiegend fossile Kunststoffe verwendet.

Bei Lignin ist es so, dass es von Millionen von Jahren von den Pflanzen entwickelt wurde, um Stabilität und Festigkeit in den Pflanzen zu ermöglichen. Das heißt, das Potenzial war bereits da. Wir mussten gucken, wie können wir es wirklich nutzen. Lass uns noch einmal genauer auf diesen Stoff schauen. Also Zellulose als Bestandteil von Pflanzenwänden habe ich als Nichtbiologin schon mal gehört. Ich habe auch schon mal in der Grundschule Papier hergestellt. Da löst man dann altes Papier auf und dann gibt es diese Zellulose. Also das sagt mir was, aber wie ist da das Lignin anzudocken? Also eigentlich ist es so, dass Zellulose und Lignin als eine Art Team zusammenwirken. Wenn man sich das jetzt beispielsweise beim Hausbau vorstellt. Zellulose ist ein Stahlträger von einem Haus. Also es gibt dem Haus die Struktur und die Zugfestigkeit. Das Lignin kann hier agieren als eine Art Klebstoff, wie zum Beispiel Beton. Oder Zement.

Oder Zement, der die Stahlträger dann zusammenhält. Der Putz. Das kann man auch so sagen, genau. Das heißt, eigentlich ist es so, dass ohne Zellulose haben wir keine Struktur im Holz oder in den Pflanzenteilen und ohne Lignin keine Stabilität. Das heißt, erst zusammen entsteht zum Beispiel Holz. Zellulose, die sind ja so fest. Und wie muss ich mir Lignin vorstellen? Also ist das weiß oder braun? Das reine Lignin ist eigentlich ein, also wir verwenden das als braunes Pulver. Viele kennen diesen typischen Braunton von Holz- und Baumrinde. Und genau diese Farbe bringt das Lignin dann auch in unsere Drucktinte hinein.

Du bist schon bei dem Thema Drucktinte. Was macht Lignin dann so besonders in Bezug auf den 3D-Druck? Ja, also Lignin gibt der Form eine Art Stabilität. Das hatte ich ja bereits gesagt. Aber eine weitere besondere Eigenschaft von Lignin ist eigentlich, dass es sehr temperaturstabil ist. Das heißt, Lignin kann nicht schmelzen wie andere klassische Kunststoffe, die dann weich werden oder zerlaufen. Unsere Druckmaterialien haben wir sogar getestet bis 200 Grad Celsius und die Form bleibt bei dieser Temperatur stabil. Okay, ich bin sehr gespannt auf dieses, wie druckt man damit eigentlich Sachen. Gehen wir gleich noch ein, eine Frage habe ich vorher allerdings noch, wenn Lignin doch so häufig vorkommt und es so viel Potenzial bietet. Warum sind nicht längst alle unsere Stühle und Blumentöpfe daraus gebaut? Warum hat sich das nicht durchgesetzt? Also man muss natürlich sagen, das Lignin ist ein ganz anspruchsvolles Material. Es ist kein einheitlicher Rohstoff. Das heißt, die Struktur und auch die Eigenschaften von Lignin, die variieren stark von einer Art der Pflanze, aus der es herausgewonnen wird und auch stark, wie wird Lignin zum Beispiel aus der Biomasse herausgewonnen. Lignin hat unterschiedliche Eigenschaften und Lignin alleine wäre relativ spröde. Das heißt, man kann es nicht wirklich verarbeiten und es wäre nicht zugänglich für den 3D-Druck. Das heißt, die eigentliche 3D-Drucktinte besteht nicht nur aus Lignin, sondern wir mussten andere Komponenten hinzusetzen, um es druckbar zu machen. Da kommen wir dann auch noch zu deiner Forschung und Basteln und Tüfteln. Ja und ich komme nochmal zur Anwendung.

Im Haushalt, vielleicht auch für Familienväter oder Familienmütter. Denn was ich auch gehört habe, das Material kann man mehrmals verwenden. Also es kann mehr als einmal gedruckt werden. Ich träume davon. Wenn die Playmobil-Zeit die Lego-Zeit ablöst und dann erst spielen sie mit Rittern und später muss alles aus Star Wars sein, könnte ich einfach die Figuren aus Lignin nehmen und aus einem Ritter irgendwann dann doch wieder einen Astronauten machen? Das funktioniert tatsächlich. Also es ist so, dass wenn das Material nicht mehr benötigt wird oder man einen Fehldruck hat, dann können wir es recyceln. Hierbei ist kein Einschmelz notwendig und wir brauchen auch keine aufwändigen chemischen Aufarbeitungen. Wir haben einen einfachen Recyclingprozess etabliert. Das heißt, die gedruckten Materialien können einfach zerkleinert werden, zum Beispiel zermörsert werden. Man gibt Wasser da hinzu und dann hat man schon eine fertige 3D-Drucktente, die man wieder verwenden kann.

Und wir haben ja vorhin schon gesprochen über die Blumentöpfe, die man daraus zum Beispiel herstellen kann. Aber wenn dann die Pflanzen gegossen werden, also was passiert dann mit dem Stoff? Also wenn wir einen Blumentopf aus Kunststoff haben, der bleibt ja hart und fest, kommt kein Wasser raus. Aber Lignin als sozusagen Biostoff quillt das irgendwie auf? Also es ist schon so, dass die Lignin-Materialien auf größere Mengen Wasser reagieren, genauso wie Holz ja auch. Also Holz im Wasser quillt auch auf. Es ist aber so, dass die normale Pflanzenbewässerung unkritisches. Also wir haben natürlich Experimente durchgeführt. Ich habe im Büro selbst gedruckt einen Topf aus Lignin, eine Pflanze hineingepflanzt. und die überlebt schon seit mehreren Monaten, ohne dass sich der Topf von der Form verändert hat oder ohne dass irgendwas sich aufgelöst hat. Spannend. Und was ja auch spannend sein könnte, nicht nur, dass ich das Material wiederverwenden kann, denn vielleicht auch bei der Produktion, wenn mal was schief geht, nicht jeder Druck ist vielleicht gleich super.

Auch dann ist das natürlich spannend, weil ich diesen Kunststoff, spricht man da von Kunststoff, Lignin? Es ist ein Biopolymer. Genau, ein Biopolymer. Ich könnte es ja einstampfen und den Fehldruck dann einfach nochmal verwenden und nochmal was Neues draus machen. Ist ja für die Produktion dann auch ganz spannend. Genau, das ist einer der großen Vorteile dieser 3D-Drucktinte. Man spart quasi Material, in dem man es wiederverwendet. Man spart auch Energie, weil der Recyclingprozess sehr einfach ist und man den auch bei Raumtemperatur durchführen kann. Und man spart natürlich Abfall. Jetzt will ich aber zum 3D drucken. Thorsten brennt auch schon die ganze Zeit zum Drucken. Ich habe so einen 3D-Drucker tatsächlich im Keller auch. Einen, der ist schon ein bisschen älter, so aus dieser frühen 3D-Druckzeit. Und müssen wir vielleicht einmal für die, die keinen im Keller haben, erst mal erklären, was ein 3D-Drucker ist. Bei uns ist das jedenfalls so, Wir haben das sogenannte Filament, das sind.

So Kunststofffäden, auch aus unterschiedlichen Farben, die sind auf so Spulen, und die kann ich quasi einlegen oder einspannen und dann laufen diese Kunststofffäden in diesen Drucker rein und dann wird das wahnsinnig heiß da. Da haben wir so ein kleines Case außenrum, damit nicht der ganze Keller hochtemperiert wird sozusagen. Aber es wird dann heiß, er schmilzt, dieses Kunststoff und druckt dann im Prinzip auf eine Platte, bewegt er sich nach so einer vorgegebenen Maßgabe. Kann man vorher am Computer einstellen, was man für eine Form gerne haben möchte. Und dann wird es sozusagen so wie so Fäden aufeinander aufbauend, können dann Strukturen gedruckt werden, die später dann abkühlen. Oder die eigentlich in dem Moment schon abkühlen, wo die Tinte da rauskommt mehr oder weniger. Und dann kann man eben dreidimensionale Formen, also weiß ich nicht, was haben wir da, so Handyhalterungen, manchmal auch tatsächlich Teile, so Reparaturteile kann man drucken. Also es ist eigentlich eine ganz tolle Sache, sage ich mal, so eine Heißklebepistole in geil. Wie ist das mit dem 3D-Druck mit Lignin? Wie muss ich mir das vorstellen? Also das Grundprinzip ist natürlich ähnlich zu dem normalen 3D-Druck. Das heißt, ein Objekt wird gebildet, in dem wir Schicht für Schicht auftragen. Der Unterschied ist ganz klar im Material. Also wir haben kein Material, was schmilzt bei höheren Temperaturen, sondern wir haben eine wasserbasierte Tinte. Ah.

Und hier ist es so, dass die Tinte bei Raumtemperatur einfach durch eine Düse gepresst wird, durch hohen Druck.

Und sich nach dem Rauspressen aus der Düse von alleine wieder verfestigt. Erkaltet oder nee? Die ist ja schon kalt. Sie ist kalt, die Temperatur bleibt konstant, aber sie verfestigt sich von alleine nach dem Druck. Das heißt, wir drucken bei Raumtemperaturen, sparen dadurch Energie. Und ist das wichtig, wie dick oder dünn diese Tinte ist? Spielt das eine Rolle? Die richtige Konsistenz ist wirklich entscheidend. Also wenn die Tinte zu dünn wäre, dann würde der Druck danach auseinanderlaufen oder das Objekt nach dem Druck auseinanderlaufen. Und ist sie zu fest, dann kann man die Tinte schwer durch die Düse drücken. Ja, weil das war auch gerade das, wo ich so, hä, gesagt habe. Ich stelle mir eben vor, da läuft etwas Flüssiges im Prinzip aus diesem Druck heraus und dann ist es aber nicht mehr flüssig, sondern wird dann fest. Genau, das Prinzip ist ähnlich wie bei Ketchup. Also Ketchup in einer Flasche ist auch fest. Unter Druck, wenn man schüttelt, wird der Ketchup flüssiger, er fließt heraus. Und so ähnlich ist es bei uns auch. So habe ich noch nie über Ketchup gemacht. Nee, ich auch nicht. Das wäre für mich eher Tomatenmark. Aber wir müssen nochmal eine extra Sendung über Ketchup machen. Ist das wirklich so mit Ketchup, dass der fest ist? Der ist fester, ja. Nein. Die Viskosität von Ketchup ist anders im Ruhezustand, als wenn man ihn bewegt. Leute, hier lernt ihr was. Der Druck macht es dann flüssig.

Und da bleiben wir mal doch beim Ketchup, denn vielleicht ist es ja auch mit eurem Druckmaterial ähnlich. Es sind ja nicht nur Tomaten in dem Ketchup, sondern es sind auch noch viele andere Substanzen. Gibst du bei dem Lignin noch andere Stoffe hinzu, damit sie genau die Eigenschaften haben, die du brauchst? Also der Hauptbestandteil von der 3D-Drucktinte ist natürlich Lignin, weil das das Abfallprodukt ist. Wir haben aber Methylzellulose dazu gemacht. Methylzellulose ist auch ein Bestandteil aus Zellulose, also aus Bäumen. Und die Methylzellulose kreiert quasi ein kleines Netzwerk. Dieses Netzwerk kann die Bestandteile der Tinte zusammenhalten und ermöglicht das, dass die Form fest wird. Wenn ich jetzt Druck drauf ausübe, dann lockert sich dieses Netzwerk ein bisschen. Und deshalb wird die Tinte flüssiger und kann gedruckt werden. Nach dem 3D-Druck wird die Form ja wieder in Ruhe gelassen. Und das heißt, dieses Netzwerk verfestigt sich wieder. Ist ja ähnlich wie Tapetenkleister, oder? Methylzellulose ist tatsächlich der Hauptbestandteil von Tapetenkleister.

Der Biologe ist durchgekommen. Ja, beim Anrühren mit Wasser ist es erst flüssig und dann wird es auf einmal fest. Ja, genau. Ich muss immer auch daran denken, wie du das erforscht. Also weil das ist ja das Spannende an deinem Job ist ja tatsächlich, dass es ja deine Aufgabe ist, genau die unterschiedlichen Konsistenzen, die unterschiedlichen Mengen rauszufinden, sodass dann genau dieser Stoff mit genau diesen Eigenschaften entsteht, den ihr euch vorstellt oder wünscht. Wie funktioniert denn dieser Forschungsprozess? Also welche Art von Arbeit steckt da dahinter? Du wirst ja nicht wild irgendwas zusammenkippen, sondern das Ganze folgt ja, sicherlich einer wissenschaftlichen Methode. Ja, also eigentlich ist es so, dass man im Vorfeld natürlich eine klare Vorstellung davon hat, wie sollen nachher die Materialeigenschaften sein. Und für uns war klar, der Ligninanteil soll so hoch wie möglich gehalten werden. Das Lignin selber können wir ja nicht drucken, weil es nicht von alleine fest wird. Deswegen haben wir ja die Methylzellulose hinzugegeben.

Es ist aber auch so, dass wir dann an einem Punkt waren, dass nach dem Druck die Materialien sehr stabil waren, aber sie waren auch relativ brüchig. Das heißt, bei Erschütterungen oder wenn ein Material nach unten gefallen ist, war die Form auf einmal kaputt. Deswegen hatten wir noch eine weitere Komponente hinzugegeben. Die Komponente ist Glycerol. Die macht die Materialien einfach ein bisschen weicher. Und dadurch sind die Materialien flexibler und belastbarer. Das heißt, dieser Entwicklungsprozess läuft eigentlich Schritt für Schritt ab. Jedes Experiment zeigt uns, was haben wir schon geschaffen, und welche Herausforderungen haben wir als nächstes, was müssen wir als nächstes angehen. Macht es Spaß? Auf alle Fälle. Ja.

Was macht da dran so Spaß? Alles. Man arbeitet ja in einem großen Team zusammen, sehr interdisziplinär mit verschiedenen Fachrichtungen. Wir haben bei uns an Bord für dieses Thema auch einen Architekten gehabt, der hatte sich um Designentwicklung gekümmert. Wir haben Chemiker an Bord, wir haben Biologen an Bord. Also es macht unheimlich viel Spaß, weil es aus verschiedenen Expertisen alles zusammenfließt. Und so ein Heureka-Moment auch manchmal? Auf alle Fälle. So ein krass, krass, das funktioniert, was ich mir überlege.

Und dann auch noch zum guten Zweck, das muss ja auch erfüllend sein, stelle ich mir vor. Das stimmt. Das Thema hat mich auch sofort gecatcht, als ich hörte, wow, das ist wirklich mal ein nachhaltiges Produkt, was wir anwenden können, du darfst es erforschen. Da sind wir schon bei dem Thema Recycling, Kreislaufwirtschaft spielt ja eine riesige Rolle, dass man mit dem Material ja keine großen Umweltschäden anrichtet und.

Ja, wenn man ein System hat, in dem Kreislaufwirtschaft funktioniert, das ja auch wirklich zurückgeführt wird, aber um das zu erreichen, braucht es ja auch eine bestimmte Infrastruktur. Wenn wir jetzt an die Flaschen denken, wenn wir Glasflaschen verwenden, dann müssen die wieder gesammelt werden, dann braucht es Container, dann müssen die gereinigt werden, neu etikettiert werden. Da ist ja auch viel Abstimmung und viele Detailkomponenten noch dabei. Ist es bei Lignin ähnlich? Denn es ist einfach nur so zu zerreiben und zu sagen, so, jetzt können wir es neu verwenden. Damit ist es in der Kreislaufwirtschaft wahrscheinlich nicht getan, oder? Nein, also ich meine, eine Kreislaufwirtschaft funktioniert natürlich nur, wenn der gesamte Kreis geschlossen ist. Wenn ein Material in dem Restmüll landet, kann es nicht recycelt werden, das ist klar. Das heißt, in der Infrastruktur muss natürlich gearbeitet werden. Es braucht Sammelstellen, Abgabestellen, dass das Material wieder zurückgeführt werden kann. Ich muss aber dazu sagen, dass wir hier bei der Arbeit eigentlich zwei verschiedene Aspekte haben. Einerseits das Recycling, was natürlich Hauptaugenmerk ist. Aber andererseits sollte so ein Material nicht zurückgeführt werden. Es ist auch ein biobasiertes Material, was biologisch abbaubar ist. Also der Blumentopf, der quasi in der Erde verrotten kann. Der Blumentopf kann in der Erde verrotten, genauso wie alle anderen Pflanzenbestandteile auch. Die Lego-Figuren im Garten vergraben, wenn die Phase vorbei ist. Traumhaft. Auf den Moment würde ich mich besonders freuen.

Die Duplo-Kiste, die man auf den Kompost schmeißt. Im Playmobil ganz schnell verschwinden lassen, damit man nicht mehr drauf tritt. Und trotzdem braucht es nochmal einen Schritt nach vorne und gleichzeitig einen zurück. Wir sprachen über Kreislaufwirtschaft und was es braucht. Aber es braucht ja erstmal den Weg in die wirkliche Anwendung. Im Vorgespräch hast du erzählt, ich war ganz neugierig, könnte ich für meinen zukünftigen Drucker euer Material schon kaufen.

Aber es braucht ja Partner in der Industrie und es braucht einen Weg, bis dieser Stoff dann wirklich in die Anwendung kommt. Vielleicht magst du da nochmal über den Stand der Dinge erzählen. Ja, also natürlich ist es so, dass eine Anwendung nur wirklich möglich ist, wenn die Industrie natürlich da auch daran interessiert ist. Wir selbst haben auch Kooperationen mit einer 3D-Druckfirma, die sich spezialisiert auf den Keramikdruck. Also wir waren direkt vor Ort, haben unsere Tinte auf den Druckern vor Ort getestet, mit den Mitarbeitern diskutiert, welche Herausforderungen gibt es bei der Produktentwicklung und Co. Und ich finde, das ist ganz wichtig, wirklich frühzeitig in den Austausch zu gehen mit der Industrie, weil die kennen die Anforderungen der potenziellen Käufer im Endeffekt. Also ich glaube, wichtig ist immer wirklich ein intensiver Austausch zwischen der Wissenschaft und der Industrie, dass man die Forschung wirklich auch näher an die Anforderungen der Industrie anpassen kann. Ist das denn teuer? Also ist das teuer, weil ich stelle mir vor, müssen vielleicht Druckmaschinen umgestellt werden. Ich weiß nicht, was das Material an sich kostet. Ja, tatsächlich haben wir uns auch schon mal die Frage gestellt und mal so eine Kostenkalkulation durchgeführt. Also dabei gibt es ja die Rohstoffkosten, die wir haben, das Lignin, was halt als Abfall vorliegt. Aber es geht ja auch um die Betrachtung vom Energieverbrauch, von den Druckanlagen, die benötigt werden, aber auch Arbeitsaufwand.

Das Ergebnis ist überraschend positiv. Also unsere 3D-Druckmaterialien und der 3D-Druck mit dem Lignin ist preislich vergleichbar mit herkömmlichen 3D-Druckmaterialien. Das ist schon mal super. Das heißt, wir haben ein nachhaltiges Produkt, aber nicht den Nachteil, dass es auf einmal teurer wird. Ja, genau. Und dass der Abfallstoff, falls es nicht recycelt wird, nicht die Umwelt belasten würde.

Und wie groß kann man denn mit dem Verfahren aktuell drucken? Thorsten, ich war jetzt die ganze Zeit noch bei Lego und Plemo und bei Blumentöpfen, aber wäre nochmal interessant zu erfahren, also wie stabil sind diese Objekte, wie stabil sind die Strukturen? Weil ich meine, beim so eingespielten 3D-Druck mit Kunststoff, da ist ja ganz viel darüber bekannt. Wie groß kann ich drucken? Wie flexibel sind die Objekte? Wie weit seid ihr da in der Forschung? Was wisst ihr da dazu? Also es ist so, dass wir die Arbeit natürlich gestartet haben mit einem normalen Drucker im Labor. Und der hat natürlich auch eine Beschränkung vom Druckbett. Das waren 4x4 Zentimeter, und 4 Zentimeter in der Höhe. Daran hatten wir die ersten Versuche gemacht. Wir haben mittlerweile neue Drucker am Institut, sodass wir auch Objekte drucken können mit Dimensionen um die 40 Zentimeter. Es ist aber auch so, dass wenn wir darüber nachdenken, größere Objekte zu drucken, dass die Anforderungen auch anders werden. Das heißt, größere Objekte heißt auch, wir haben eine höhere Belastung vor allen Dingen der Schichten, die unten gedruckt werden. Die tragen mehr Gewicht und somit könnte sich auch die Anforderung an der Tinte verändern. Das heißt, wir arbeiten weiter daran, auch die Formulierung zu optimieren für größere Objekte.

Untersuchen, wie sich das Material bei großen Bauteilen verhält. Und ich finde, das ist halt ein wichtiger Schritt auf dem Weg von, ich zeige, das Material kann genutzt werden zur realen Anwendung. Ich finde, 3D-Druck ist ja eh komplett faszinierend. Also man sieht ja manchmal tatsächlich Videos von Häusern, die 3D gedruckt werden, von Brücken.

Also diese Bauweise, wie wir die eigentlich kennen. Menschen tragen Steine von einem Ort zum anderen und dann wird da der Mörtel aufgetragen und dann wird das Haus gebaut. Wenn Maschinen bauen, dann geht es ja in Richtung 3D-Druck, also tatsächlich eine echte Zukunftstechnologie. Ja, ich muss trotzdem noch einmal nachfragen, wann ich das erste...

Also die, sagen wir mal, die 3D-Tinte der Zukunft von dir kaufen kann. Kannst du das grob abschätzen? Oder was müssten vielleicht die nächsten Schritte sein, bis dem wirklich so weit ist? Ich will ja jetzt nicht hier nerven. Also ich kann es momentan aus dem Bauch heraus gar nicht sagen, wann wirklich was auf dem Markt ist. Ich hoffe natürlich, so schnell wie möglich. Ich glaube, die ersten realen Anwendungen werden wahrscheinlich sein in dem Prototypen-Bereich. Also wo man mit dem 3D-Druck Prototypen zum Beispiel entwickelt, weil da werden ja häufig Formen generiert, die nur kurzfristig genutzt werden. Da fallen enorme Mengen an und die könnten vielleicht sogar direkt vor Ort recycelt werden und genutzt werden. Das denke ich, das wäre die erste wahrscheinlich reale Anwendung, anstatt man kann wirklich was kaufen. Kann man sich sehr gut vorstellen, zum Beispiel in der Möbelproduktion, aber auch in der Produktion von Industrieteilen, die man designt. Und am Rechner hat man ein 3D-Objekt, wo man sagt, jetzt wollen wir einfach mal sehen, wie das aussieht. Was würdest du dir als erstes drucken, wenn du dir was richtig Großes wünschen würdest? Ach, ich glaube, tatsächlich wäre es ein Möbelstück.

Weil momentan ist es ja so, Lignin ist so ein Abfallprodukt und ein Möbelstück wäre wirklich was langlebiges. Und ich glaube, das würde richtig das Potenzial von Lignin zeigen. Sieht man eigentlich dann diese Rillen? Das finde ich ja manchmal beim 3D-Druck einerseits irgendwie schön, aber andererseits finde ich, dadurch erkennt man immer sehr schnell, dass ein Objekt 3D gedruckt wurde. Weil man muss sich ja wirklich vorstellen, es sind im Prinzip wie so eine Art Ringe, die so aufeinander gestapelt werden. So entstehen dann diese Objekte. Aber man sieht dann diese Rillen, diese charakteristischen. Also ob man es sieht, das hat ja immer was mit der Auflösung zu tun. Also wenn ich jetzt ganz dünne Filamente drucke, dann verschwinden die Rillen natürlich. Und das geht auch? Also es geht dann mit dem Auge nicht mehr sichtbar, ja. Also wir hatten sogar bis 0,2 Millimeter gedruckt von den Schichtdicken. Und die sind mit dem Auge halt also schwer erkennbar. Und ist das leicht oder schwer? Ja, relativ schwer würde ich sogar sagen. Also ein Stuhl ist so schwer, dass man darauf dann auch sinnvoll sitzen kann? Definitiv. Also ich meine den Stuhl, auf dem du gerade sitzt. Ja, der ist eher so mit Metall. Am Ende stellen wir immer unsere beliebte Frage. Du bist die zukünftige Forschungsministerin und verfügst über viel Geld und kannst dir ein Forschungsprojekt deiner Wahl ausdenken. Was würdest du machen?

Ich glaube, ich würde mit dem Geld eigentlich dieses Projekt weiterentwickeln wollen. Also die Lignin ist ja nur das Abfallprodukt und nicht nur Gegenstände damit drucken, sondern was auch total spannend ist, andere Komponenten, zum Beispiel Biokohle einzufügen und die Materialien zu karbonisieren und dann zum Beispiel für Wasseraufarbeitungen zu verwenden. Also da gibt es ganz interessante Forschungsansätze und da könnte man auch 3D-gedrückte Strukturen aus dem Lignin nehmen und wirklich für die Wasseraufbereitung nehmen. Das würde mich total interessieren. Also spannende neue Möglichkeiten nochmal. Genau, neue Möglichkeiten. Also das Ganze sozusagen noch ein Level größer machen dadurch. Spannend. Ja, ich glaube, wir müssen langsam zum Ende kommen. Das war richtig, richtig toll. Das hat viel Spaß gemacht. Ich habe viel gelernt und bin jetzt hoch motiviert, also wirklich uns einen 3D-Drucker zuzulegen. Ich wünsche euch viel Spaß damit.

Ich habe auf jeden Fall viel Freude dabei. Wir werden bestimmt Spaß haben. Und bei Fragen kommen wir auf dich zurück. oder kontaktieren dich gerne nochmal. Erstmal ganz, ganz herzlichen Dank. Du bist ja extra aus Teltow angereist, hast einen weiten Weg. Machst dich jetzt auch auf den Sprung zurück. Ich fand super, dass du heute da bist. Und wir sind damit auch am Ende unserer Folge von Herion Academy, dem neuen Special von PM Schneller Schlau. Und wenn ihr dort draußen mehr Informationen möchtet über das Thema von Maria oder auch über andere Themen, dann schaut auf jeden Fall auf herion.de vorbei. Dort findet ihr auch die ganzen Hinweise auf unsere Instagram, Facebook und LinkedIn. in Kanäle. Wir freuen uns auf jeden Fall über ein Feedback von euch. Ja, genau. Schreibt uns einen Kommentar. Damit könnt ihr unseren Podcast wirklich unterstützen, indem ihr abonniert oder ihn auch unter Freundinnen und Freunden verteilt. Und damit Tschüss, macht's gut, bis zum nächsten Mal. Tschüss. Tschüss. Produktion Martin Putz, Redaktion Christoph Wörle, Mitarbeit Jasmin Ebauer. Das Helmholtz-Centrum Herion unterstützt den Podcast PM Herion Academy mit der wissenschaftlichen Recherche und stellt Audiodateien zur Verfügung.