Am 22. und 23. Juni 2017 findet der Abschlusswettbewerb der „Biodesign Challenge“ im New Yorker Museum of Modern Art (MoMA) statt. Die Biodesign Challenge bietet Kunst- und Designstudenten die Möglichkeit, zukünftige Anwendungsmöglichkeiten der Biotechnologie in einem Wettbewerb vorzustellen. 24 Siegerteams, die aus mehr als 400 teilnehmenden Studierenden ausgewählt wurden, sind eingeladen, ihre Entwürfe den Mitgliedern der akademischen, industriellen und Designgemeinschaften auf der Biodesign Challenge vorzustellen.

Studierende des Fernstudiengangs Konstruktionsbionik der htw saar gehören zu den eingeladenen Teams. Die htw saar ist die einzige deutsche Hochschule in diesem internationalen Wettbewerb. Den Wettbewerb lobt Genspace, eine Nonprofit-Organisation mit Sitz in New York aus. Studierende aus der ganzen Welt konnten ihre biotechnologische Ideen einreichen.

Im Teilmodul Design haben sich die Studierenden aus dem Fernstudiengang Konstruktionsbionik der htw saar mit den Möglichkeiten neuer Materialkombinationen auseinander gesetzt. Mit dem Projekt „Eco Coral – Korallen aus dem 3D-Drucker“ gehen sie in New York an den Start.

Korallenlarven benötigen einen Untergrund, auf dem sie sich ansiedeln. 1972 hatten Wissenschaftler vor der Küste Floridas versucht, ein Riff aus alten Autoreifen anzulegen. Um die zwei Millionen Reifen wurden am Meeresboden verankert. Mit mäßigem Erfolg. Wenige Unterwasserlebewesen nahmen das künstliche Riff an. Und es kam noch schlimmer: die Seile, mit denen die Reifen fixiert worden waren, lösten sich. Reifen wurde an den Strand gespült und an nahe gelegenen Riffe, nicht ohne dort einen erheblichen Schaden anzurichten.

Wie kann man den Korallenlarven einen geeigneten, natürlichen Platz zur Besiedlung bieten und so Riffe wachsen lassen? Die Idee der Studenten: Mit Sedimenten der jeweiligen Küstenregion und einem gewöhnlichen 3D-Drucker. Die gedruckten Korallen sehen nicht nur aus wie Korallen, sie bieten auch eine geeignete natürliche Unterlage für die Korallenlarven. Eine Bakterienkultur spielt bei dem Verfahren eine zentrale Rolle. Die Mikroorganismen haben die Eigenschaft, sich in den Zwischenräumen der einzelnen Mineralgranulate anzusiedeln. Ist eine Bakterienzelle dann vollständig durch ein Mineralgranulat eingekapselt, stirbt das Bakterium aufgrund des Nährstoffmangels ab – ein neues „Material“ entsteht: Kalk. Das Team nutzt diesen Mechanismus, um eine Art biologische Koralle in einem generativen Prozess herzustellen – Kalkstein quasi „wachsen zu lassen“.

Der komplexe strukturelle Aufbau einer Koralle kann heutzutage mit den technologischen Eigenschaften eines 3D-Druckers nachgebaut werden. Ein modifizierter RepRap 3D-Drucker bringt über eine Kanüle die Mikroorganismen schichtweise mit dem Mineralgranulat zusammen. Dabei müssen die Materialien in einem bestimmten Verhältnis aufeinander abgestimmt werden. Ergebnis ist eine detailreiche, dreidimensionale Korallenstruktur. Fertige 3D-Sätze von Korallen in diverser Formgebung stellt das Team international zur Verfügung.

Um regionalen Kalkstein herstellen zu können, werden Bakterienkultur mit Meeressedimenten vor Ort zusammengebracht. Ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit in der Formgebung liegt in den unterschiedlichen Sedimentkorngrößen, die dafür verwendet werden.

Die 3D-Druck-Koralle erfüllt nicht alle, aber zwei wesentliche Eigenschaften einer echten Koralle: Sie ist eine authentische Nachempfindung im ursprünglichen Entstehungsprozess einer „wachsenden Koralle“ durch die Bindung von anorganischen und organischen Material. Mit ihr ist eine naturgetreue Nachbildung von komplexen Lebensräumen möglich, in denen sich Fische, Pflanzen und vor allem Nachwuchskorallen ansiedeln können, da diese nachweislich die abgestorbenen Strukturen der Vorfahren bevorzugen.

Das Projekt kann als Lösungsansatz zum Schwund der Korallenriffe gesehen werden und ist ein interessanter Dialog zwischen Biologie und Technologie, Design und Kultur, belebter und unbelebter Natur.

Die Teilnahme am Wettbewerb ist durch die Unterstützung durch die Festo AG & Co. KG und die Villeroy & Boch AG möglich.

Design in der Konstruktionsbionik

Die htw saar hat im Masterstudiengang Konstruktionsbionik das Teilmodul „Design“ mit Hellen Westerhof als Dozentin eingeführt. Ziel der Designvorlesungen ist es, den Studierenden die Verbindung von Technologie, Forschung und Design nahe zu bringen. Der Fokus der Designvorlesungen liegt auf einer iterativen Entwicklung einer praktischen Arbeit, also auf dem Prozess eines mehrfachen Wiederholens ähnlicher Handlungen eines Themas, zwecks Annäherung an eine Lösung. Vor der letztlichen Produktidee steht eine Feldforschung, in der sich die Studierenden unter dem Titel „Living Materials“ mit der Beschaffenheit von organischen und anorganischen Materialen auseinander setzen und neue Kombinationsmöglichkeiten analysiert und ertestet haben.

Fernstudiengang Konstruktionsbionik

Im Fernstudiengang Konstruktionsbionik lernen Studierende im Team mit Biologen Problemlösungen in der Natur zu finden und diese technisch umzusetzen. Mit Hilfe der Bionik werden Produkte und Prozesse schneller an den Markt gebracht, effektiver gestaltet und ressourcenschonender. Aspekte, die für Unternehmen interessant und erfolgversprechend sind. Denken Sie an den Lotus-Effekt für selbstreinigende Oberflächen oder Winglets, nach oben verlängerte Außenflügel an Flugzeugtragflächen. Sie sorgen für eine bessere Seitenstabilität und verringern den Widerstand. Konstruktions-Prinzipien, inspiriert von der Natur.

Zugangsvoraussetzung ist ein erfolgreich abgeschlossenes ingenieurwissenschaftliches Studium der Fachrichtung Maschinenbau, Mechatronik, Werkstoffwissenschaften oder vergleichbarer Studienrichtungen. Der Studiengang richtet sich an Absolventen und an Berufstätige, die ihre Berufstätigkeit nicht unterbrechen möchten. Bei dem Fernstudium, das dem Blended-Learning-Konzept folgt, steht ein großer Anteil an Selbstlernphasen im Wechsel mit Präsenzphasen. Die Präsenzveranstaltungen an der htw saar sind so geplant, dass sie sich mit dem Beruf gut vereinbaren lassen.

Wer kein komplettes Master-Studium absolvieren möchte, kann einzelne Module belegen oder ein Zertifikats-Studium abschließen.

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