Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

Du hast bestimmt schon einmal von 3D-Druck gehört und das man damit mittlerweile fast alles herstellen kann. Aber weißt du auch, wie so ein 3D-Drucker funktioniert?

Das prinzipielle Verfahren ist, dass ein dreidimensionales Modell Schicht für Schicht aufgebaut wird. Benötigt werden dafür Materialien, die unter bestimmten Bedingungen ihre Eigenschaften ändern und beispielsweise schmelzen oder eben auch wieder aushärten. Weit verbreitet sind drei verschiedene Verfahren des 3D-Drucks. Die Stereolithographie, das Laser-Sintern und das Fused Deposition Modeling. In allen Fällen werden die Modelle bereits als 3D-Datei an den Drucker übermittelt. Bei der Stereolithographie kommt ein flüssiges Epoxidharz als Basismaterial zum Einsatz. Eine Hebebühne, die in einem Becken aus Epoxidharz angebracht ist fährt schrittweise von oben nach unten. In jedem Schritt wird mit einem Laser eine Schicht des Modells abgefahren. Überall, wo der Laser entlangfährt, härtet das Harz aus und am Ende entsteht eine dreidimensionale Struktur. Beim Laser-Sintern hingegen dient ein Kunststoffpulver als Ausgangsmaterial. Dieses Pulver kann mit Hilfe eines Lasers punktuell aufgeschmolzen werden und verhärtet anschließend sehr schnell wieder. Das Pulver wird hier mit Hilfe einer Rolle schichtweise aufgetragen und in jede Pulverschicht die entsprechende Struktur des Modells rein „gebrannt“. Überschüssiges Pulver kann am Ende abgebürstet werden. Das letzte Verfahren, das Fused Deposition Modeling, arbeitet etwas anders. Hier gibt es im Drucker ähnlich wie bei 2D-Druckern eine Düse, die einen vorher verflüssigten Kunststoff Schicht für Schicht auf das Modell aufträgt. Sobald der flüssige Kunststoff die Düse verlassen hat, härtet er aus und bildet somit das 3D-Objekt.

Grundsätzlich gibt es 3D-Drucker in allen Varianten und Größen von haushaltstauglichen Spielzeugen bis hin zu industriellen Großanlagen. Die sehr präzise Technik der 3D-Drucker wird immer weiter entwickelt, so dass mittlerweile erstaunliches damit „gedruckt“ werden kann.

 

Quellen:

https://www.printer-care.de/de/drucker-ratgeber/wie-funktioniert-ein-3d-drucker

https://www.tintenmarkt.de/Blog/Der-3D-Druck-was-ist-das-und-wie-funktioniert-er-1538

https://praxistipps.chip.de/wie-funktioniert-ein-3d-drucker-verstaendlich-erklaert_45124

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Wofür steht „TIR“ auf LKW?

Ferienzeit ist Urlaubszeit und die Autobahnen sind vor allem an den Wochenenden überfüllt. Wer in den Ferien mit dem Auto in den Urlaub reist, trifft auf den Straßen nicht nur andere Urlauber, sondern auch zahlreiche LKW. Beim genaueren Betrachten der LKW fällt häufig ein blaues Schild mit der Aufschrift „TIR“ auf. Aber für was steht eigentlich dieses TIR und was hat es auf den LKW zu suchen?

TIR steht erst einmal für „Transports Internationaux Routiers“, was die französische Bezeichnung für Internationaler Straßengütertransport ist. Dieser Name steht für ein zollrechtliches Versandverfahren, dass zum Versand über mehrere Transitländer beantragt werden kann. Ohne ein solches Verfahren wäre nämlich an jeder Grenze, die der Transport überquert, die gesamte Ladung zu verzollen. Im Falle des Transits durch ein Land, also ohne Ent- und Beladung des LKW, wird die verrichtete Gebühr bei der Ausreise rückerstattet. Das hat allerdings den Nachteil, dass der Aufenthalt an den Grenzen extrem lange dauern kann. Außerdem muss der Fahrer, je nach Ladung, eine horrende Summe an Bargeld mit sich führen. Um diese Prozedur zu ersparen kann ein sogenanntes Carnet TIR beantragt werden. Dieses Dokument kann unter bestimmten Voraussetzungen bei der International Road Transport Unit (IRU) in Genf bzw. bei den nationalen Vertretungen wie beispielsweise dem Bundesverband Güterkraftverkehr Logistik und Entsorgung (BGL) in Deutschland beantragt werden. In dem Dokument werden alle mitgeführten Waren aufgelistet und vom Zoll des Herkunftslandes kontrolliert. Der LKW, der die Ware durch mehrere Transitländer transportieren soll, wird verplombt, so dass er während der Fahrt nicht geöffnet werden kann. Am Zoll der Transitländer wird dann nur das Dokument abgestempelt und ein längerer Aufenthalt an der Grenze kann somit vermieden werden.

Jeder LKW, der Ware über ein Carnet TIR Verfahren transportiert, ist verpflichtet eine blaue Plakette mit der Aufschrift TIR sichtbar am Fahrzeug zu befestigen. Die einzige Zollgebühr, die für so einen Transport dann anfällt ist die bei der Einfuhr im letztendlichen Zielland. Möglich ist das mittlerweile in über 60 Ländern auf der ganzen Welt.

Wenn du dich also auch schon immer mal gefragt hast, was das TIR-Schild auf den LKW bedeutet, weißt du jetzt, dass dieser LKW wohl durch mehrere Länder gefahren ist oder noch eine weite Reise vor sich hat.

 

Quellen:

http://www.bgl-ev.de/web/der_bgl/informationen/carnet_tir.htm

https://de.wikipedia.org/wiki/Transports_Internationaux_Routiers

Wie wird alkoholfreies Bier hergestellt?

Wer kennt das nicht? Man muss noch mit dem Auto fahren oder will aus anderen Gründen keinen Alkohol trinken, hat aber trotzdem Lust auf ein schönes Bier… Die Auswahl an alkoholfreien Bieren ist mittlerweile so groß, dass man meistens sogar die Wahl zwischen mehreren Sorten hat. Über den Geschmack von alkoholfreien Bieren wird oft gestritten, aber wie werden diese Biere eigentlich hergestellt?

Tatsächlich gibt es mehrere Verfahren zur Herstellung von alkoholfreien Bieren, die alle ihre Vor- und Nachteile haben. Man kann die Verfahren in zwei Überkategorien einteilen. Nämlich die Verfahren, bei denen bei der Herstellung der Biere gar nicht erst so viel Alkohol entsteht und diese, bei denen der Alkohol im Nachhinein entfernt wird.

In Deutschland darf ein als alkoholfrei deklariertes Bier maximal 0,5 Vol.% Alkohol enthalten. Die meisten Brauereien versuchen auch gar nicht auf 0 % zu kommen, da Alkohol ein wichtiger Geschmacksträger ist und die für den Biergeschmack wichtigen Aromen somit besser zur Geltung kommen können.

Doch zurück zu den Herstellungsverfahren. In der ersten Kategorie, in der bei der Herstellung der Biere nur sehr wenig Alkohol entsteht, gibt es die Möglichkeit der unterdrückten oder der abgebrochenen Gärung. Der Alkohol entsteht bei der Bierherstellung durch die Zugabe von Hefe, welche den enthaltenen Zucker in Alkohol und Kohlensäure umwandelt. Man kann die Hefe also so lange arbeiten lassen, bis ein Alkoholgehalt von 0,5 Vol.% entstanden ist und die Aktivität der Hefe dann durch kurzzeitiges, starkes Erhitzen beenden (abgebrochene Gärung). Da die Hefe für die Umsetzung aber auch eine gewisse Energie benötigt, kann der ganze Gärprozess auch bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, was die Aktivität der Hefe deutlich herabsetzt und somit insgesamt gar nicht so viel Alkohol entsteht (unterdrückte Gärung). Mittlerweile wurden auch Hefesorten gezüchtet, die schon bei geringem Alkoholgehalt von selber deaktiviert werden, so dass der Gärprozess gar nicht mehr aktiv beeinflusst werden muss.

Die Verfahren der zweiten Kategorie setzten auf die Entfernung des entstandenen Alkohols aus dem gebrauten Bier. Das kann z.B. über eine Vakuum Rektifikation geschehen, bei der durch Zuführen von Energie der Alkohol selektiv aus dem Bier verdampft wird. Auch Membranverfahren wie die Umkehrosmose oder die Pervaporation können zum Einsatz kommen. Hier wird das Bier mit Hilfe von Membranen gefiltert, die für Alkohol und Wasser durchlässig sind, nicht aber für die anderen Inhaltsstoffe des Bieres. Das übergebliebene „Bierkonzentrat“ wird dann wieder so lange mit Wasser versetzt, bis der Alkoholgehalt auf jeden Fall unter 0,5 % liegt.

Alle genannten Verfahren haben ihre Vorteile. Biere, die mit unterdrückter oder abgebrochener Gärung hergestellt werden, sind in der Regel eher süß und fruchtig. Dafür weisen Biere, die komplett vergoren wurden und denen der Alkohol im Nachhinein entzogen wurde eher den typischen Biergeschmack auf. Aus diesem Grund hat, genau wie auch beim alkoholhaltigen Bier, jeder seine favorisierten Sorten und die Diskussionen über den Geschmack von alkoholfreiem Bier können bei jeder Gelegenheit von neuem geführt werden.

 

Quellen:

https://www.stoertebeker.com/de_de/alkoholfreies-bier—wie-funktioniert-das-

https://www.hopfenhelden.de/alkoholfreies-bier/

https://craftbeer-revolution.de/lexikon/alkoholfreies-bier

Wie wird Kaffee entkoffeiniert?

Das wohl beliebteste Morgen-Getränk ist mit Sicherheit der Kaffee. Aber nicht jeder verträgt das darin enthaltene Koffein (sieh auch: Auswirkungen von Koffein) und so kommt es, dass immer mehr Kaffee Hersteller auch koffeinfreien Kaffee anbieten. Aber wie wird der Kaffee eigentlich entkoffeiniert?

Tatsächlich gibt es bereits Erfolge koffeinfreien Kaffee zu züchten allerdings ist dieser Prozess noch nicht so weit ausgereift, dass man auf das Entkoffeinieren komplett verzichten könnte. Genau dafür gibt es aber auch einige Möglichkeiten. In allen Verfahren wird das Koffein mit Hilfe einer zusätzlich eingebrachten Substanz, einem sogenannten Extraktionsmittel, aus den Kaffeebohnen extrahiert. Für diese Extraktionsmittel gibt es mehrere Möglichkeiten, die jeweils ihre Vor- und Nachteile haben.

Die Verbreitesten will ich im Folgenden kurz erklären:

Im „Direkt Verfahren“ werden, wie in allen Verfahren, die Bohnen zuerst mit heißem Wasserdampf behandelt. Anschließend wird das Koffein mit Dichlormethan oder Ethylacetat aus den Bohnen extrahiert. Danach müssen die Bohnen getrocknet werden, um das Lösungsmittel vollständig zu entfernen, da vor allem Dichlormethan als krebserregend gilt. Ethylacetat ist weniger gefährlich, würde die Bohnen aber geschmacklich verändern.

Im „Schweiz-Wasser-Prozess“ werden den Bohnen im ersten Schritt mit Hilfe von heißem Wasserdampf alle extrahierfähigen Inhaltsstoffe entzogen. Dem mit Inhaltsstoffen angereicherten Wasser wird dann mit Filtern das Koffein entzogen. Die anderen Inhaltsstoffe bleiben im Wasser. Diesem Wasser werden jetzt frische Bohnen ausgesetzt. Da das Wasser mit allen Bestandteilen außer Koffein angereichert ist, wird den frischen Bohnen in diesem Schritt nur noch das Koffein entzogen. Dieser Prozess hat allerdings den großen Nachteil, dass ein Teil der Bohnen weggeschmissen werden muss. Außerdem kann das abgetrennte Koffein nicht gewonnen und gegebenenfalls weiterverkauft werden.

Ein weiterer Prozess ermöglicht genau das relativ einfach. Das „Kohlenstoffdioxid-Verfahren“. Hier wird das Koffein mit Hilfe von CO₂ bei Drücken von mindestens 73 bar aus den Bohnen extrahiert. Das CO₂ befindet sich dabei im überkritischen Zustand. Durch Absenken des Drucks kann das extrahierte Koffein verhältnismäßig leicht wiedergewonnen und das CO₂ wiederverwendet werden.

Natürlich gibt es auch noch weitere Verfahren, auf die ich hier jetzt aber nicht mehr eingehen will. Alles in allem kann man sagen, dass ein relativ großer Aufwand betrieben wird, um dem Wunsch der Kunden nach koffeinfreiem Kaffee nachkommen zu können. „Koffeinfrei“ bedeutet übrigens laut EU-Richtlinie ein Koffeingehalt von weniger als 0,1%.

 

Quellen:

https://www.coffeeness.de/kaffee-koffein-entkoffeinierung/

https://www.coffeecircle.com/de/b/entkoffeinierter-kaffee