3-D-Druck mithilfe von Pilzzellgewebe

 

Physik | Technik

 

Jonas Staub, 2000 | Binningen, BL

 

Myzel-Biokomposite (M-B) können Plastik ersetzen, jedoch ist die M-B-Produktentwicklung kompliziert und zeitaufwendig. Zudem bietet der herkömmliche Produktionsprozess wenig Designfreiheiten. Somit ist der 3-D-Druck von M-B als Lösungsansatz sinnvoll. Dabei stellt sich die Frage, ob 3-D-gedruckte M-B andere Materialeigenschaften als herkömmlich hergestellte M-B haben.
Zur Verwirklichung 3-D-gedruckter M-B wurde eine Pilzzuchtmethode mit einfachen Mitteln entwickelt und danach eine 3-D-Drucker-Erweiterung für flüssige Substrate erstellt. Schlussendlich wurden die Materialeigenschaften herkömmlich hergestellter und 3-D-gedruckter M-B-Prüfkörper experimentell anhand einer Zugprüfung verglichen.
Am Ende stehen mehrere Resultate: Agar-basiertes Flüssigsubstrat in Kombination mit einer Spritzenpumpe bildet eine effektive Möglichkeit für den 3-D-Druck von M-B; eine Prozesspipeline zur Zucht von Rosenseitlingen im Heimsetting; ein simpler Test zur Bestimmung der 3-D-Druckbarkeit flüssiger Materialien.
Das zentrale Resultat des experimentellen Vergleichs ist, dass herkömmlich hergestellte M-B eine höhere Festigkeit haben. Jedoch sollten die Daten aus dem Vergleich wegen Messfehlern nicht ohne weitere Untersuchungen verwendet werden.

Fragestellung

Wie unterscheiden sich 3-D-gedruckte Myzel-Biokomposite in ihren Materialeigenschaften von herkömmlich hergestellten Myzel-Biokompositen?

Methodik

Zunächst wurde eine Methode zur Zucht von Pilzen mit einfachen Mitteln entwickelt.
Danach wurde ein Flüssigsubstrat und eine 3-D-Drucker-Erweiterung zum Druck des Flüssigsubstrates erstellt.
Mittels der herkömmlichen Methode zur Herstellung von Myzel-Biokompositen und einer Substitutionsmethode für den 3-D-Druck wurden Prüfkörper erstellt.
Die Materialeigenschaften dieser Prüfkörper wurden schlussendlich experimentell anhand einer Zugprüfung untersucht und verglichen.

Ergebnisse

Es wurde eine Prozesspipeline zur Zucht von Rosenseitlingen im Heimsetting entwickelt.
Es wurde ein Design für einen Handschuhkasten entwickelt.
Ein simpler Test zur Bestimmung der 3-D-Druckbarkeit flüssiger Materialien wurde geschaffen.
Es wurde herausgefunden, dass Agar-basiertes Flüssigsubstrat in Kombination mit einer Spritzenpumpe eine effektive Möglichkeit für den 3-D-Druck von Myzel-Biokompositen ist.
Die Aussage des experimentellen Vergleichs der 3-D-gedruckten und der herkömmlich hergestellten Materialien ist, dass die herkömmlich hergestellten Myzel-Biokomposite eine höhere Festigkeit haben. Jedoch sind die erhobenen Daten aufgrund von Fehlern während der Messungen ungenau und sollten nicht ohne weitere Untersuchungen verwendet werden.

Diskussion

Die Resultate aus der Pilzzucht bilden solide Methoden für die Zucht von Pilzen mittels einfacher Methoden.
Der entwickelte Druckbarkeitstest ist auch auf weitere Materialien anwendbar.
Der Ansatz zum 3-D-Druck von Myzel-Biokompositen bildet eine Grundlage, die, wenn ausgebaut, viele Anwendungen finden kann.
Der Zugversuch legte mehrere Schwierigkeiten offen: (I) Die Prüfkörper waren nicht völlig durchwachsen, (II) es gab Messungenauigkeiten im System, (III) es gab Seitenkräfte, die zu Rissbildung führten.
Diese Probleme lassen sich zum Beispiel mit einem Schraubstock- und Kraftmesser-basierten Versuchsaufbau lösen.

Schlussfolgerungen

Der Grundsatz zum 3-D-Druck von Myzel-Biokompositen mittels eines Agar-basierten Flüssigsubstrates scheint versprechend zu wirken und wäre lohnenswert weiterzuentwickeln. Die Resultate aus der Pilzzucht können vielen Leuten, die keinen Zugang zu einem Labor haben, die Türe in die Mykologie öffnen. Die aus den Zugversuchen gezogenen Schlüsse sind mit Vorsicht zu referenzieren.

 

 

Würdigung durch die Expertin

Livia Zumofen

Die Arbeit befasst sich mit einer sehr aktuellen und relevanten Thematik und untersucht diese in vielfältiger Weise. Nicht nur die Breite der behandelten Themen, sondern auch die Kreativität beim Vorgehen und Überwinden von Hürden machen die Arbeit zu etwas Besonderem.

Prädikat:

sehr gut

 

 

 

Gymnasium Oberwil
Lehrer: Nils Detlefsen