„Alles hängt mit allem zusammen.“ Nachhaltigkeitswissenschaftler Sebastian und ein Objekt aus dem 3D-Drucker

„Alles hängt mit Allem zusammen.“

Ein Schleimpilz wird zum Baumeister von Kabinentrennwänden in Flugzeugen. Klingt verrückt? Nicht für die Bioniker*innen von Airbus im ProtoSpace des „Zentrums für Angewandte Luftfahrtforschung“ in Hamburg. Sie wollen Flugzeuge mithilfe der Natur deutlich leichter und damit spritsparender und umweltfreundlicher machen. Vincent ist Nachhaltigkeitswissenschaftler und checkt in einer Ökobilanz alle Schritte auf dem Weg dorthin.


 
Schicht für Schicht besser werden


„Breit aufgestellt sein ist das A und O!“
Ausbildung – Ab hier beginnt der Abschnitt Ausbildung

Allesversteher*innen gesucht

Umwelt- und Nachhaltigkeitswissenschaftler*innen müssen sich in vielen unterschiedlichen Bereichen bewegen können: in Ingenieurberufen, in der Ökologie, Biologie, Chemie, Betriebs- und Volkswirtschaft. „Wir müssen nicht alles können, aber doch verstehen, was die Menschen antreibt, die an einer Produktentwicklung mitwirken“, sagt Vincent. „Wir sind vor allem als Kommunikatoren gefragt.“ Er selbst hat erst Umweltwissenschaften studiert, verschiedene Praktika in großen Unternehmen absolviert und als studentischer Unternehmensberater gearbeitet. Jetzt macht er seinen Master in Nachhaltigkeitswissenschaften an der Leuphana Universität in Lüneburg.

 

 

Studium Nachhaltigkeits­wissenschaften

Bei Nachhaltigkeitswissenschaften dreht sich alles um das Thema der nachhaltigen Entwicklung. Soziale, kulturelle, ökologische und wirtschaftliche Perspektiven werden darin integriert. So erwerben die Studierenden auch überfachliches und interdisziplinäres Wissen.
Voraussetzung ist die Hochschulreife. Gute Schulnoten in den Fächern Biologie, Chemie und Physik sind beim Studium sehr hilfreich. Gleichzeitig sollten Studierende auch in der Lage sein, wirtschaftlich zu denken, und bereit sein, Umweltschutz mit finanziellen Interessen zu verbinden.

Die Verdienstaussichten nach dem Nachhaltigkeitsstudium sind stark von der Branche und der Position abhängig. Sie sind vergleichbar mit Abschlüssen aus der Betriebswirtschaftslehre. Grundsätzlich gilt: Große Unternehmen zahlen oftmals höhere Gehälter als kleine. Mit einem Masterabschluss verdienen Berufseinsteiger*innen in der freien Wirtschaft etwa 2.800 bis 3.100 Euro brutto im Monat.
Nachhaltigkeitswissenschaftler*innen sind auf dem Arbeitsmarkt zunehmend gefragt. Ein Grund dafür ist eine neue EU-Verordnung, wonach Unternehmen und Institutionen mit mehr als 500 Mitarbeitenden gesetzlich verpflichtet sind, über verschiedene Nachhaltigkeitsthemen zu berichten. Für viele Unternehmen bedeutet dies, dass sie sich erstmals systematisch mit Fragestellungen eines „Greenings“ auseinandersetzen. Da ist professionelle Hilfe von ausgebildeten Nachhaltigkeitswissenschaftler*innen willkommen.


Du willst mehr über grüne Berufe mit bionischen Vorbildern wissen? Dann check doch mal ab, was Patrick mit der Michelangelo Hand zu tun hat oder warum Heinrich vom Nebeltrinker-Käfer fasziniert ist.

Mehr Azubis mit grünen Jobs
Greening – Ab hier beginnt der Abschnitt Greening

Ein Flugzeug aus dem 3-D-Drucker

Die bionische Trennwand ist das weltweit größte 3-D-gedruckte Flugzeugbauteil aus Metall. Sie trennt den Passagierraum von der Bordküche. Dass sie eine Öffnung für die Notbahre und einen ausklappbaren Sitz für das Bordpersonal beinhalten muss, ist die große gestalterische Herausforderung. Bioniker*innen haben die Lösung nach dem Schleimpilzvorbild im 3-D-Druck und mit speziell zusammengestellten Materialien gefunden. Die bionische Trennwand ist nun nicht nur knapp 50 Prozent leichter als alle derzeit vorhandenen Modelle, sondern auch robuster. Die Gewichtsersparnis bewirkt Brennstoffeinsparungen und reduzierte Kohlendioxidemissionen.


Intelligenz aus Schleim und Knochen

„Wir stellen unser Denken komplett auf den Prüfstand.“


Die bionische Trennwand muss einerseits stabil genug sein, um den Sitz, auf dem bei Start und Landung ein*e Flugbegleiter*in sitzt, tragen zu können. Zusätzlich muss es möglich sein, einen Teil der Trennwand zu entfernen oder einklappen zu können, um im Notfall Personen auf einer Trage durchzulassen. Im 3-D-Druckverfahren lassen sich nach Schleimpilz- und Knochenvorbildern extrem leichte und feste Strukturen bauen, die mit konventionellen Fertigungsmethoden bislang nicht herstellbar waren.


 
Umweltschutz ist ein echtes Zukunftsthema. Um die Bedürfnisse der heutigen Generation zu befriedigen, ohne die Bedürfnisse künftiger Generationen zu gefährden, ist Überblickswissen gefragt: Wie wirkt sich beispielsweise der Klimawandel auf die Biodiversität aus? Beeinflusst Fracking, die derzeit viel diskutierte Gasfördermethode mithilfe von Chemikalien, die Qualität des Trinkwassers? Bei der Beantwortung solcher Fragen setzen Unternehmen immer öfter auf Nachhaltigkeitswissenschaftler*innen. Sie helfen ihnen, Umweltrisiken zu minimieren und die Wirtschaft mit Nachhaltigkeit erfolgreicher zu machen.

Greening“ in Jobs ist immer möglich. Es kommt nur darauf an, die richtigen Fragen zu stellen. Das fängt schon bei Kleinigkeiten an. Muss das Licht auf der Toilette wirklich brennen, auch wenn keiner drin ist?

Du willst es doch auch! Hier bist du #ImGrünenBereich
Bionik – Ab hier beginnt der Abschitt Bionik

Bioniker*innen haben schon in den 1960er-Jahren die mathematischen Grundlagen für eine Evolutionsstrategie gelegt. Damit lassen sich im Computer Mutationen oder Modifikationen simulieren und deren Effizienz testen. Das spart Zeit und Geld in der Forschung. Die Ergebnisse sind dabei durchaus lebensnah. So lässt sich beispielsweise über entsprechende Programme das ideale Mischungsverhältnis unterschiedlicher Kaffeebohnen berechnen mit dem Ziel, den optimalen Geschmack zu einem möglichst günstigen Preis zu erzielen.

 
Wir Bioniker*innen sind das „gallische Dorf“ bei Airbus

„Evolution im Zeitraffer.“

Mit der Natur im Steigflug

Mit einem New Yorker Architekturbüro, einer speziellen Design-Software und 3-D-Druck haben die Forscher*innen von Airbus das bionische Design für die Flugzeugkabinengestaltung entwickelt, das auf einem biologischen Organismus basiert. Weil die Streben dem Schleimpilz nachempfunden sind, ist nichts mehr rechtwinklig. „Wir haben mehr als 10.000 Designvarianten durchgerechnet und haben mit Big Data Analytics herausgefunden, welches das beste Design ist“, sagt Airbus-Innovationsmanager Bastian Schäfer.



Ein Schritt zurück ist oftmals der entscheidende Fortschritt


  • Blick durch das Innenraummodell eines Flugzeuges auf Sebastian, der vor zwei Flipcharts an einem Rolltisch mit Laptop darauf steht.

    Im ProtoSpace von Airbus im Hamburger Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung findet Vincent die ideale „Spielwiese“ für seine Forschungen in Nachhaltigkeitswissenschaften. Sein Ziel: Luftfahrttechnologie und Umweltschutz näher zusammenzubringen.

  • Vincent im Vordergrund mit seiner Kommilitonin Christine im Hintergrund vor einer Flipchart. Die beiden untersuchen die Ökobilanz des 3D-Drucks

    Gemeinsam mit seiner Kommilitonin Christine schreibt Vincent an einer Masterarbeit. Sie untersuchen darin die Ökobilanz des 3-D-Drucks – das ist ein Stück Pionierarbeit für ein Verfahren, das das Zeug hat, unsere Industrie zu revolutionieren.

  • Nahaufnahme einer super-leichten und doch super-stabilen Flugzeugtrennwand aus dem 3D-Drucker. Die Konstruktion ist der Struktur der Wurzeln eines Schleimpilzes und dem Aufbau von Knochen nachempfunden.

    Die Natur liefert das Vorbild für eine superleichte und doch superstabile Flugzeugtrennwand. Das Strukturmuster haben sich die Forscher*innen von den Wurzeln von Schleimpilzen und vom Knochenaufbau abgeschaut.

  • Vincent mach sich mit einem Bleistift handschriftliche Notizen. Nachhaltigkeitswissenschaftler müssen vielseitig sein und viele Dinge verstehen

    Alles in den Blick nehmen, was zu einem Produktionsprozess dazugehört: Nachhaltigkeitswissenschaftler*innen müssen nicht selbst ein Flugzeug bauen können, aber grob verstehen, worauf es dabei ankommt. Vincent findet das total spannend.

  • Vincent hebt sein kleines Lieblingsobjekt in die Kamera. Ein Würfel, der aus kleinen Würfeln besteht. So etwas kann man nur mit 3D-Druck herstellen

    Das kann nur der 3-D-Druck: Vincent zeigt sein Lieblingsobjekt, einen Würfel, der aus vielen einzelnen Würfeln besteht, die miteinander verbunden sind. Diese anspruchsvolle Konstruktion ist das Ergebnis eines einzelnen Druckvorgangs.

Schleimpilz / Bionic Partition

Die Struktur eines Schleimpilzes. Nach diesem Vorbild konstruiert Nachhaltigkeitswissenschaftler Sebastian die Wände von Flugzeugen für seinen Arbeitgeber Airbus

 

Mit einem Geflecht aus Pilzfäden gelangt der Schleimpilz an alle Nährstoffe in seiner Umgebung – auch wenn er dafür größere Strecken überwinden muss. Das komplexe zweidimensionale Netzwerk ist effizient, weil es eine bestimmte Reihe von Punkten mit einer minimalen Anzahl von Linien verbindet. Weil aber ein Schleimpilz im Boden lebt und nicht steif genug ist, um ein dreidimensionales Netzwerk zu halten, bringen die Bioniker*innen auch ihre Beobachtungen aus dem Knochenaufbau ins Spiel: Die Verstrebungen, die der Schleimpilz vormacht, werden nach dem Knochenvorbild aufgedickt und die verschiedenen Lastarten dementsprechend anpasst. So lassen sich sehr leichte und stabile Strukturen entwerfen.

Aus den Beobachtungen des Schleimpilzes und der Knochenstrukturen haben die Forscher*innen bei Airbus einen Algorithmus entwickelt, um entscheidende Verbindungspunkte in einer Flugzeugtrennwand miteinander zu verketten. Dabei wurden am Computer Zehntausende von Designoptionen generiert, analysiert und weiterentwickelt. Das führte zu ebenso leistungsstarken wie unerwarteten Ergebnissen und öffnet die Tür zu noch mehr Kreativität.
Die Entwicklung der bionischen Trennwand erweitert die Grenzen verschiedener Technologien. Ihre Vorteile bei Gewicht und Festigkeit überzeugen die Fachwelt. Sollte die „bionic partition“ in alle bestellten Flugzeuge des Typs A320 eingebaut werden, könnte dieses Design einen Kohlendioxidausstoß von bis zu einer Million Tonnen pro Jahr vermeiden.