Wie man mit Pilzen nachhaltige Elektronikchips drucken könnte (Teil 1)

Pilze kennt jeder: entweder als leckere Beilage im Salat oder beim Grillen oder als lästiges Übel, wenn im Keller schon wieder schwarze Flecken an der Wand sind. Das war’s meistens zum Thema Pilze. Gut, manchem fällt noch ein, dass man Pilze gezielt einsetzt, um Käse zu veredeln. Aber dass man Pilze auch beim 3D-Drucken für elektronische Bauteile wie Chips verwenden kann? Warum sollte man das denn machen?

Verständlicherweise ist das auch nicht sehr naheliegend. Wobei, wenn man sich genauer anschaut, was Pilze alles so können, sieht das vielleicht schon anders aus. Neben den Speisepilzen wie Champignon oder Pfifferling gibt es eine große Bandbreite an unterschiedlichen Pilzen, die sich in Größe, Aussehen und Lebensraum deutlich voneinander unterscheiden. Speziell was den Lebensraum angeht, gibt es einige sehr besondere Exemplare, die auch unter harschen Bedingungen, z. B. viel UV-Strahlung, wenig Nährstoffen oder für uns giftigen Salzen, wachsen können.

Während ihres Wachstums bilden viele Pilze ein sehr verzweigtes und oftmals dichtes Mycel aus: quasi den »Flaum« auf der Marmelade. Sterben sie ab, können die Pilze ganz unproblematisch wieder biologisch abgebaut werden und als Nährstoff, z. B. für andere Pilze, dienen. Und genau diese Eigenschaften sind es, die die Pilze für einen Einsatz im 3D-Druck für Mikroelektronik so interessant machen.

Wachsen in gelenkten Bahnen

Gerade in der Mikroelektronik werden hohe Anforderungen an Materialien und Fertigung gestellt, da geometrisch komplexe, fein aufgelöste leitende Strukturen auf den Chips benötigt werden. All das kann man mit aktuellen Methoden, u. a. dem 3D-Druck auch schon umsetzen. Einzig wenn es um das Thema Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft geht, sieht die Sache schlecht aus. Denkt man nun an die Eigenschaften der Pilze, fällt auf, dass diese eine Lösung bieten könnten.

Wie diese Lösung mit Pilzen aussehen könnte, untersuchen Forschende der Gruppe »Nachhaltige Entwicklung biointelligenter Technologien« am IPA. Sie nehmen gerade im Rahmen des Projekts »MycoLiv« die Anwendungspotenziale von lebenden Pilzen in Sensorik und Aktorik genauer unter die Lupe. Zunächst müssen dabei geeignete Pilze kultiviert werden. Dann werden die Pilze mit leitenden Ionen ausgestattet. »Dotierung« heißt dafür der Begriff in der Fachsprache. Und schließlich wird der passende Druckprozess dazu entwickelt. Die zentrale Frage dabei ist: Welche Methode schafft optimale Bedingungen für das Pilzwachstum und stellt zugleich sicher, dass die Pilze in den vorgegebenen Bahnen wachsen.

In den laufenden Arbeiten konnten mit sogenannten Extrusionsverfahren bereits erste Erfolge erzielt werden. Dieses formgebende Verfahren wird normalerweise überwiegend für thermoplastische Kunststoffe genutzt. Dabei wird der Kunststoff unter hohem Druck und hoher Temperatur durch eine Öffnung gepresst. Die zähe Masse bekommt dadurch ihre Form. Wie kann ein Verfahren, das sich für Kunststoffe bewährt hat, für lebendige Pilze gut sein? Genau darüber soll es im zweiten Teil dieses Beitrags gehen. Bleibt am Ball!

 

In meiner Forschung beschäftige ich mich mit dem Entwickeln von Prozessen, mit denen aus Biomaterialien nachhaltige Werkstoffe/Materialien für die Zukunft entstehen können. Das mache ich als Teil der Gruppe Nachhaltige Entwicklung biointelligenter Technologien am Fraunhofer IPA. Ansonsten geht es bei mir als begeisterte Kletterin hoch hinaus und tief hinab, wenn ich mit der Posaune den Basssound zum Strahlen bringe.

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