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Campus Wuppertal: Wuppertaler forscht an nachhaltigen Stoffen

Campus Wuppertal : Wuppertaler forscht an nachhaltigen Stoffen

Techniker Manuel Löwer will Bambus und Pilze im Maschinenbau einsetzen.

Sicherheitstechniker Manuel Löwer forscht an der Bergischen Uni an nachhaltigen Baustoffen – etwa Baumbus und Pilze. Das Thema Nachhaltigkeit macht sich auch im Bereich der Produktentwicklung bemerkbar. Das Konstruieren mit natürlichen Materialien könnte ein zukunftsweisender Weg sein. Mit Kooperationen im Bereich der Botanik, insbesondere der molekularen Genetik, werden Wirkzusammenhänge von der Zelle bis in das Produkt durchgängig erforscht. Auch da ist der Wuppertaler Wissenschaftler engagiert.

„Das hört sich zunächst einmal ganz schräg an. Was hat ein Maschinenbauer, ein Fahrzeug- oder Sicherheitstechniker mit natürlichen Materialien zu tun?“, fragt er selbst und breitet ein paar pflanzliche Exponate vor sich aus. „Wir haben uns vor einigen Jahren überlegt, wie können wir natürliche Materialien für maschinenbauliche Anwendungen nutzbar machen?“ Holz ist dem Laien im Hausbau sehr wohl bekannt, hat aber auch ein Gewicht, dass man im mobilen Bereich einkalkulieren muss. Zudem gibt der Sicherheitstechniker zu bedenken, dass Holz auch immer inhomogen, also nicht gleichmäßig aufgebaut sei, denn veränderte Wasserzufuhr oder permanente Sonneneinstrahlung verändere das natürliche Wachstum. Sicherheitsfaktoren liegen hier um ein Vielfaches höher als im konventionellen Maschinenbau.

Die Idee der Leichtbauanwendung entstand mit Bambusexperimenten. „Das Interessante bei Bambus ist, er hat ein Primärwachstum, kein Sekundärwachstum. Das heißt, wenn der Spross aus dem Boden kommt, dann behält der seinen Durchmesser. Der Baum geht hinterher in die Weite, der Bambus nicht. Wir wissen schon, wie groß er sein wird“, so Löwer, „und dann haben wir den in Form wachsen lassen.“ Der Bambus wird also nicht in der Bearbeitung unter Hitze gebogen, was zu einem Verlust der Zellstabilität und Festigkeit führen könnte, sondern er wächst gezielt in eine vorgegebene Form. „Dann lagert er unten sehr viel mehr Zellen ab und wird dadurch wesentlich steifer. Ich habe oben eine konstante homogene Verteilung und unten eine Zellanhäufung, so dass ich die Stabilität des Bauteils durch das Wachstum erhöhe. Er knickt nicht mehr weg, denn er hat sich selber organisch verstärkt.“ Löwer kennt Bambussorten, die am Tag mehr als einen Meter wachsen.

Mit Kollegen in Brasilien an der Universität von São Paulo arbeitet er mit Kalebassen, also Zierkürbissen. Diese seien ultraleicht, wasserdicht und könnten Kunststoffe ersetzen. Löwer hat bereits einen Zierkürbis in Form eines Kinderfahrradsattels wachsen lassen. „So schauen wir, welche Pflanzen man für welchen Anwendungshorizont benutzen kann“, erklärt er weiter. Auch Pilze könnten zukünftig Kunststoffe ersetzen. Dazu experimentiert er mit Austernseitlingen, die teilweise eine glänzende Oberfläche entwickeln. „Je nachdem, wie wir die Pilze beeinflussen, kann man sie auch direkt im Sichtbereich nutzen. Andere haben wir zu Möbeln wachsen lassen. Wir nehmen dann Abfallstoffe von der getreideverarbeitenden Industrie. Diese Spelzen zum Beispiel benutzt dieser Pilz als Nährstoff, wächst dann in eine Form rein, die man dann einfach kurz erhitzt. Der Pilz stellt sein Wachstum ein und geht in eine Starre. Dann können sie den ganz normal als Möbel aufstellen und wenn sie ihn nicht mehr brauchen, werfen sie ihn auf den Kompost.“ Auf dem Weg zu CO2-reduzierten Produktionstechniken, bieten diese natürliche Stoffe neu zu beschreitende Wege.

Produktsicherheit habe immer mit Verantwortung zu tun. Die Verantwortung dem Nutzer gegenüber sieht Löwer als eine Verpflichtung der Wirtschaft. In der Bergischen Wirtschaft sei dieses Engagement selbstverständlich. „Die Kontakte, die ich bisher zur Bergischen Wirtschaft habe, zeigen mir, dass die Unternehmen die Zeichen der Zukunft verstanden haben“, sagt der Forscher, „Sicherheit ist insofern gerade in der Nutzung immer eines der essentiellen Themen.“

Seit 2017 lehrt Prof. Dr.-Ing. Manuel Löwer im Fachgebiet für Produktsicherheit an der Universität. 2019 übernahm er zudem das Fachgebiet für Qualität einer emeritierten Kollegin und führt nun beide Fächer unter dem Lehrstuhl Produktsicherheit und Qualität zusammen. „Thematisch sind die Fächer ja gut vereinbar und es bestehen Synergien“, erklärt Löwer, der auch als Vorstandsvorsitzender des Instituts für Produkt-Innovationen der Uni aktiv ist. Erklärtes Ziel seiner Forschungen ist es, „Sicherheit und Qualität frühestmöglich im Entwicklungsprozess zu integrieren, so dass wir am Ende nicht Fehler ausmerzen müssen, sondern dass wir die gar nicht erst machen.“