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Lignin als Verbundwerkstoff für den nachhaltigen 3D-Druck, Prototypen auf der Basis von Stärke als formbares Biopolymer, eine Box aus Pilz-Myzel: diese Themen wird das Team der Materiability Research Group ab dem 18. November unter anderem in Frankfurt (Main) präsentieren. Dabei ist die Bandbreite ihres „Materiability Labs“ noch weitaus größer. Seit 2019 steht es Studierenden und Hochschulangehörigen offen, um ihre Ideen für nachhaltiges Design und Bauen zu entwickeln. Zum Teil in Kooperation mit der Wirtschaft: Forschung und Anwendung ergänzen sich hier gegenseitig im Biolab, Laser- and Fablab, Mycel-Lab und DX-Lab. Prof. Dr. Manuel Kretzer hat diesen Weg maßgeblich mit geebnet und erklärt im Interview, was ihn antreibt. 

Er hat die Materiability Research Group 2019 gemeinsam mit Virginia Binsch gegründet und das Materiability Lab aufgebaut – unterstützt durch eine Förderung im Rahmen des ego.-Inkubatorenprogramms (EFRE).

Herr Prof. Kretzer, was macht die Materiability Research Group einzigartig – wo verorten Sie sich zwischen Wissenschaft und Gestaltung?

Die Materiability Research Group an der Hochschule Anhalt des Fachbereich Design versteht sich als transdisziplinäre Schnittstelle zwischen wissenschaftlicher Forschung und gestalterischer Praxis. Im Mittelpunkt steht das Material selbst – nicht als passives Mittel, sondern als aktiver Akteur. Durch die Verbindung von digitalen Fertigungsmethoden, nachhaltiger Werkstoffnutzung und Design entstehen neuartige Materialsysteme und -kombinationen. Wissen wird nicht nur theoretisch erzeugt, sondern durch Experimente, Prüfungen und Designkonzepte evaluiert. Die Forschungsgruppe fördert eine offene, kollaborative Haltung und teilt ihre Erkenntnisse bei­spielsweise über die Plattform materiability.com. So positioniert sie sich als hybrider Raum zwischen Design, Technologie und Natur.

Die Materiability Research Group arbeitet derzeit an unterschiedlichen Forschungsprojekten, die unter anderem auf EU-Ebene Drittmittel gefördert werden: 

• Bio Formwork – Großformatiger 3D-Druck biobasierter Schalungen
• Lignin – Faserverstärkte Verbundwerkstoffe für nachhaltigen 3D-Druck
• The Tactility of Emotions_Autonome Materialien
• Myzel Bike Box
• Von Daten zu Design – Großformatige additive Fertigung
• Innovative Mycolab – Mycothek (InMyco)

 [ausführliche Projektbeschreibungen am Ende des Blogbeitrags]

Die Forschungsgruppe zielt im Hinblick auf Materialität darauf ab, den hohen Ressourcenver­brauch und die Abhängigkeit von erdölbasierten Kunststoffen in Design und Architektur zu redu­zieren und durch den Einsatz verschiedener State of the art Technologien neu zu denken. Durch die Entwicklung biobasierter, kreislauffähiger und teilweise lokal produzierbarer Materialien sollen ökologische Alternativen geschaffen werden, die sowohl funktional als auch ästhetisch überzeugen. Damit wird auf Klimawandel, Materialknappheit und Abfallproblematik reagiert. Wir zeigen Wege auf, wie nachhaltige Materialsysteme zu einem verantwortungsvolleren Umgang mit Ressourcen beitragen können.

Die Forschungsarbeiten adressieren unterschiedliche Anwendungsfelder und verdeutlichen die Bandbreite nachhaltiger Materialinnovationen. Im Transportwesen wird mit der Myzel Bike Box das Potenzial biologisch gewachsener Strukturen für leichte, modulare Konstruktionen fokussiert. Im Bauwesen tragen ligninbasierte Verbundwerkstoffe und TPS-Materialien zur Entwicklung ressourcenschonender, biobasierter Materialsysteme bei. Die Automobilbranche wird durch das Projekt „Autonome Materialien“ angesprochen, das smarte, adaptive Oberflächen für multisenso­rische Mensch-Technologie-Interaktionen erforscht. Im Produkt- und Interieurdesign eröffnet das NEB-Projekt neue Perspektiven für strukturell optimierte Möbel und digital gefertigte Komponenten. Darüber hinaus zählen Branchen wie die Verpackungs- und Textilindustrie sowie das Handwerk zu den potenziellen Anwendungsfeldern des InMyco-Projekts.

Die formnext zählt zu den international wichtigsten Plattformen für Expertinnen und Experten des industriellen 3D-Drucks sowie für Fachleute aus einer stetig wachsenden Zahl von Anwen­dungsbranchen. Zudem stellt sie einen wichtigen Schritt dar, um die aktuellen Forschungsstände einem internationalen Fachpublikum aus Industrie, Wissenschaft und Design zu präsentieren. 

Der kontinuierliche Dialog zwischen angewandter Forschung und Wirtschaft ist dabei zentral – nicht nur, um neue Kooperationen zu initiieren, sondern auch, um bestehende Partnerschaften zu pflegen und weiter auszubauen. Ergänzend zur Messepräsenz werden die Forschungsergebnisse über Konferenzbeiträge, Symposien, Ausstellungen in Museen sowie wissenschaftliche Publika­tionen kommuniziert, wodurch der Wissenstransfer und die Sichtbarkeit der Innovationen nach­haltig gestärkt werden.

Bio Formwork – Großformatiger 3D-Druck biobasierter Schalungen

Das PhD-Forschungsprojekt erforscht thermoplastische Stärke (TPS) als nachhaltiges Material für digital gefertigte Betonschalungen. Dabei werden robotisch 3D-gedruckte TPS-Formen als nachhaltiges Schalungsmaterial für ultrahochfesten Beton benutzt, um ressourcenschonende Bauprozesse zu erproben. Die Arbeit von Benjamin Kemper agiert als kollaborative Forschung mit der ETH Zürich, D-Arch, ITA Institute of Technology in Architecture, digital building technologies.

Lignin – Faserverstärkte Verbundwerkstoffe für nachhaltigen 3D-Druck

Die PhD-Forschung entwickelt vollständig biobasierte, potenziell biologisch abbaubare Lignin-Verbundwerkstoffe für den robotisch gesteuerten FGF-3D-Druck. Ziel ist es, erdölbasierte Kunst­stoffe in geeigneten Anwendungsfeldern zu ersetzen. Die Forschung von Danny Ott wird teilweise durch das „Kompetenznetzwerk für Angewandte und Transferorientierte Forschung“ (KAT) der Hochschule Anhalt gefördert (ZS/2023/12/182020).

The Tactility of Emotions_Autonome Materialien 

Die Promotionsforschung „The Tactility of Emotions“ von Virginia Binsch entwickelt formverän­dernde, smarte Materialsysteme als multisensorische Schnittstellen zwischen Mensch und Tech­nologie. Mithilfe von FGF-3D-Druck und textilbasierten Strukturen entstehen großmaßstäbliche, reaktionsfähige Oberflächen. Die Arbeit ist eingebettet in das EU geförderte Projekt „Autonome Materialien – Schnittstelle zu technischen Systemen, multisensorische Interaktion und die Erzeu­gung von Emotion, Sicherheit und Vertrauen“, das zudem von den Wissenschaftlichen Mitarbeitern Kristian Gohlke, Ali Etemadi und Jan Stakfleth bearbeitet wird (ZS/2023/12/182019). 

Myzel Bike Box

Die Forschung zielt auf die Entwicklung einer modularen Transportbox für Lastenräder ab. Das wachsende Myzelkomposit bildet den biologisch abbaubaren, reparier- und recycelbaren Kern der Konstruktion. In Kombination mit einem 3D-gedruckten PLA-Rahmen entsteht eine funktionale Einheit, die nachhaltige Materialforschung mit urbanem Design verbindet. Das ZIM-Projekt „Ent­wicklung einer nachhaltigen Transportbox für Lastenfahrräder aus einem neuen Myzel-Komposit-Material (Myzel-BikeBox) / KK5458201FF2 wird als Teilprojekt mit dem Namen „Entwicklung des Myzel-Komposit-Materials inklusive der Wachstumsumgebung und der Nährmedien“ von Louis Möckel bearbeitet. 

Von Daten zu Design – Großformatige additive Fertigung

Im Rahmen des New European Bauhaus (NEB) untersucht das Projekt den großformatigen FGF-3D-Druck mit PLA-Cellulose-Verbundwerkstoffen. Parametrisch modellierte Möbel demonstrieren, wie digitale Simulation, Materialeffizienz und Ästhetik zusammenwirken können. Das von der EU geförderte Verbundprojekt wird als Teilvorhaben von der Hochschule Anhalt Anhalt bearbeitet: „Reallabor ZEKIWA Zeitz“ ZS/2024/07/188381. Der wissenschaftliche Mitarbeiter Ali Etemadi bearbeitet dabei das Teilvorhaben „ZEKIWA-3DP“.

Innovative Mycolab – Mycothek (InMyco)

Das InMyco-Projekt ist eine Kooperation zwischen der Materiability Research Group und dem Fachbereich für Angewandte Biowissenschaften und Verfahrenstechnik der Hochschule Anhalt. Ziel ist die Entwicklung innovativer Myzelmaterialien durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biotechnologie, Materialentwicklung und Design. Dabei entstehen nachhaltige Werkstoffe aus Rest- und Nebenströmen der Land- und Forstwirtschaft sowie der Prozessindustrie. Ein zentrales Ergebnis ist die Mycothek – eine datenbankbasierte Sammlung myzelbasierter Materialien und Forschungsansätze. Innerhalb der Forschungsgruppe wird das EU geförderte Verbundprojekt Innovative Mycolab – Mycothek (InMyco), (ZS/2024/02/183980) von Anna Gronemeier und Sofia Stateczny bearbeitet.