mycoustics - 3D Druck mit Pilzmyzel

Im Verbundvorhaben mycoustics wurde eine Verfahrensprozesskette zur formwerkzeuglosen Herstellung von Bauteilen aus lebendmyzelhaltigen Holzpasten entwickelt und anhand eines Transmissionline-Lautsprechergehäuses erprobt. Am Fraunhofer IWU standen die Material- und Prozessentwicklung, die additive Formgebung, die Kultivierung sowie die Herstellung eines anwendungsnahen Demonstrators im Mittelpunkt. Haute Innovation hat den Technologietransfer organisiert und mit einer finalen Präsentation anlässlich des WDC (World Design Capital, Frankfurt RheinMain 2026) erfolgreich abgeschlossen.

Biogene Druckpaste aus Myzelsubstrat und Buchenholzbestandteilen

Als wesentliches wissenschaftlich-technisches Ergebnis wurde eine extrudierbare Paste auf Basis von Myzelsubstrat, Buchenholzbestandteilen, Nährstoffen, Bindemitteln und Wasser entwickelt. Für die additive Verarbeitung wurde ein vorhandener Paste-Deposition-Modeling-Drucker modifiziert und an die Eigenschaften der biologischen Paste angepasst. In den Versuchen konnten zunächst kleinere, geometrisch definierte und dimensionsstabile Probekörper hergestellt werden.

Darauf aufbauend wurde der Prozess auf einen Demonstrator im Maßstab 1:1 übertragen. Dieser wurde im Spiral- beziehungsweise Vase-Modus mit einer 8-mm-Düse, einer Druckgeschwindigkeit von 35 mm/s und Buchenholzfasern mit einer Länge von 1 bis 3 mm gefertigt. Der erzeugte Druckkörper erreichte Abmessungen von etwa 370 × 280 × 155 mm, ein Gewicht von rund 3,8 kg und ein Druckvolumen von 16.058 cm³. Damit wurde die grundsätzliche Skalierbarkeit des Druckverfahrens vom Probekörper zum großformatigen Bauteil nachgewiesen.

Eine zentrale Herausforderung stellte der geometrische Verzug während der Trocknung dar. Durch die Materialschwindung kam es insbesondere bei hohen, dünnwandigen Strukturen zu Verformungen. Zur Kompensation wurden unterschiedliche Verstärkungs- und Abstützkonzepte untersucht. Hierzu gehörten punktuell und schichtweise integrierte Holzstäbe sowie additiv gefertigte Stützgitter.

Als erfolgversprechend erwies sich die Kombination einer druckgerechten Bauteilkonstruktion mit einer gezielten Zug- und Druckverstärkung. Für den großformatigen Demonstrator wurden Fichtenholzstäbe in den Druckkörper integriert. Die anschließende Trocknung erfolgte bei 110 °C über einen Zeitraum von 60 Stunden.

Im Rahmen der Kultivierungsversuche wurden verschiedene Temperatur-, Feuchtigkeits- und Belüftungsbedingungen untersucht. Dabei zeigten sich qualitative Zusammenhänge zwischen den Umgebungsbedingungen und der Ausprägung des Myzelwachstums. Niedrigere Temperaturen von etwa 22 °C und eine hohe Luftfeuchtigkeit begünstigten tendenziell ein stärkeres, schaumartiges Wachstum an der Oberfläche.

Höhere Temperaturen von etwa 26 °C beziehungsweise eine geringere Luftfeuchtigkeit führten zu einer schnelleren Austrocknung der Oberfläche und begünstigten eher ein Wachstum innerhalb des Substrats. Damit konnte grundsätzlich gezeigt werden, dass sich unterschiedliche Wachstumsformen durch veränderte Kultivierungsbedingungen anregen lassen.

Neben den biologisch bedingten Streuungen wurden weitere technisch relevante Grenzen identifiziert. Kleinere Düsendurchmesser von 2 mm waren für die entwickelte Paste nicht geeignet, da gequollene und zu grobe Substratbestandteile wiederholt zu Düsenverstopfungen führten. Eine längere Quellzeit der fertig gemischten Paste, beispielsweise über Nacht, verbesserte die Verarbeitung ebenfalls nicht. Stattdessen nahm die Fließneigung zu und die Druckqualität verschlechterte sich.

Daraus wurde abgeleitet, dass die Paste möglichst unmittelbar vor der Verarbeitung anzumischen ist. Auch das Drucken ohne zusätzliche Verstärkungs- oder Stützstrukturen führte beim Trocknen nicht zu dauerhaft formstabilen Bauteilen. Diese Ansätze wurden daher nicht weiterverfolgt beziehungsweise durch konstruktive Verstärkungsmaßnahmen ersetzt.

Der Austausch zwischen technischer Entwicklung und Transfer erfolgte während der gesamten Projektlaufzeit iterativ. Neue Entwicklungsstände und Zwischenergebnisse wurden von HAUTE INNOVATION fortlaufend in Vorträge, Präsentationen und weitere Kommunikationsformate übernommen.

Dadurch konnten externe Interessierte den Projektfortschritt kontinuierlich verfolgen und frühzeitig Rückmeldungen zu möglichen Anwendungen und Anforderungen geben. Das frühe Öffnen des Forschungsprozesses nach außen erwies sich als besonders effizient, da Kontakte, Fachwissen und Nutzeranforderungen bereits während der Entwicklung und nicht erst nach Projektende einbezogen werden konnten.

Die Zwischenergebnisse, Materialproben und Demonstratoren wurden außerdem auf Messen wie der ELMIA Subcontractor 2024 und der interzum 2025, in Ausstellungshäusern wie dem Futurium und dem Grassimuseum und im Rahmen weiterer öffentlicher Veranstaltungen präsentiert. Die Verbindung aus Ausstellung, Vortrag, Live-Demonstration und direktem Anwendergespräch diente dazu, die Technologie verständlich zu vermitteln, neue Anwendungsideen zu diskutieren und potenzielle Kooperationspartner anzusprechen.

Zum Abschluss des Gesamtprojekts wurden die entstandenen Demonstratoren, der Entwicklungsverlauf und die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen einer gemeinsamen Abschlussveranstaltung im Rahmen des WDC (World Design Capital, Frankfurt RheinMain 2026) im Designhaus Darmstadt vorgestellt. Der finale Mycoustics-Demonstrator ist zudem bis Sommer 2027 im Futurium Lab in Berlin ausgestellt.

Das Verbundvorhaben „Mycoustics“ wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen von DATIpilot – Modul 1: Innovationssprints finanziert.

www.bmftr.bund.de