Sachverhalt:
A.
A._, geboren 1961, war seit 1. Januar 2015 bei der B._ AG angestellt. Im April 2016 meldete er sich unter Hinweis auf eine vollständige Arbeitsunfähigkeit seit 12. Juni 2015 bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Zuvor hatte die Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva) ihre Leistungspflicht für das geltend gemachte Sittlichkeitsdelikt vom 12. Juni 2015 mit Verfügung vom 13. Januar 2017 und Einspracheentscheid vom 21. Februar 2017 abgelehnt. Dieser wurde vom Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Urteil vom 23. Mai 2017 bestätigt. Auf die dagegen erhobene Beschwerde trat das Bundesgericht mangels hinreichender Begründung nicht ein (Urteil 8C_469/2017 vom 7. Juli 2017). Die IV-Stelle Bern tätigte erwerbliche und berufliche Abklärungen und holte ein polydisziplinäres Gutachten der Medizinischen Abklärungsstelle MEDAS estimed, Zug, vom 17. Mai 2018 ein. Deren Ärzte bescheinigten A._ eine um 30 % eingeschränkte Arbeitsfähigkeit wegen einer Panikstörung und Agoraphobie. Gestützt darauf lehnte die IV-Stelle einen Leistungsanspruch mit Verfügung vom 4. Januar 2019 ab.
B.
Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Urteil vom 6. Mai 2021 ab.
C.
A._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Antrag, unter Aufhebung des angefochtenen Urteils sei die Sache an die Vorinstanz zurückzuweisen zur Einholung eines Gerichtsgutachtens. Eventualiter seien ihm eine Invalidenrente oder berufliche Massnahmen zuzusprechen. Des Weiteren wird um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege ersucht.
Ein Schriftenwechsel wurde nicht durchgeführt.

Erwägungen:
1.
Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann wegen Rechtsverletzungen gemäss Art. 95 und 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (<ref-law>). Es ist folglich weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen und es kann sie mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen. Immerhin prüft das Bundesgericht, unter Berücksichtigung der allgemeinen Pflicht zur Begründung der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG), grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (<ref-ruling> E. 1).
2.
Streitig ist, ob die Vorinstanz Bundesrecht verletzte, indem sie die Ablehnung eines Rentenanspruchs durch die IV-Stelle unter Verzicht auf weitere medizinische Abklärungen bestätigte. Zur Frage steht, ob der Beschwerdeführer durch ein psychisches Leiden in der Arbeitsfähigkeit eingeschränkt sei.
3.
Das kantonale Gericht hat die Bestimmungen und Grundsätze zum Anspruch auf eine Invalidenrente (<ref-law>) sowie zur Beurteilung der Invalidität (<ref-law>, <ref-law>) bei psychischen Leiden (<ref-ruling> E. 4.2.1; <ref-ruling>; <ref-ruling>) zutreffend dargelegt. Gleiches gilt hinsichtlich der allgemeinen Regeln über den Beweiswert eines ärztlichen Berichts oder Gutachtens (<ref-ruling> E. 5.1; <ref-ruling> E. 3a mit Hinweis). Zu ergänzen ist, dass auf ein versicherungsexternes Gutachten praxisgemäss abzustellen ist, sofern nicht konkrete Indizien gegen dessen Zuverlässigkeit sprechen (<ref-ruling> E. 1.3.4; <ref-ruling> E. 4.4; <ref-ruling> E. 3b/bb).
4.
4.1. Die Vorinstanz stellte fest, die Abklärungen durch die estimed-Gutachter hätten die vom Beschwerdeführer geltend gemachte posttraumatische Belastungsstörung nicht bestätigt. Es liege indessen eine Panikstörung mit Agoraphobie vor. Die dafür von den Experten bescheinigte Arbeitsunfähigkeit von 30 % konnte jedoch nach dem kantonalen Gericht nicht als ausgewiesen gelten. Selbst unter Annahme der im interdisziplinären Konsens bestätigten Arbeitsunfähigkeit von 30 % liesse sich aber, so die alternative Begründung der Vorinstanz, ein Rentenanspruch nicht begründen. Gemäss gutachtlicher Einschätzung könne der Beschwerdeführer die ihm verbleibende Restarbeitsfähigkeit auch in der angestammten Tätigkeit verwerten, denn aus somatischer Sicht (Status nach Schulteroperation im September 2016 sowie nach Gehirnerschütterung im November 2015) bestünden keine Einschränkungen. Es resultiere deshalb in erwerblicher Hinsicht ein rentenausschliessender Invaliditätsgrad von 30 %. Schliesslich bestand gemäss kantonalem Gericht (mangels Eingliederungswillens) auch kein Anspruch auf berufliche Massnahmen.
4.2. Die Beschwerde richtet sich vorab gegen das psychiatrische Teilgutachten als Beweisgrundlage. Dem Experten wird vorgeworfen, er habe es an der erforderlichen Abklärungstiefe fehlen lassen. Der Gutachter habe die von den behandelnden Ärzten gestellte Diagnose einer posttraumatischen Belastungsstörung in Verkennung der Bedeutung des Vorfalls vom 12. Juni 2015 verworfen, zudem auf eine weitergehende Persönlichkeitsdiagnostik zu Unrecht verzichtet. Bei der neurologischen und neuropsychologischen Abklärung unberücksichtigt geblieben seien auch die nach einem Suizidversuch durch Kohlenmonoxidvergiftung verbleibenden Spätfolgen. Schliesslich sei auch die Schulterverletzung nicht hinreichend berücksichtigt worden. Gerügt werden zudem die vorinstanzlichen Erwägungen zu den erwerblichen Auswirkungen der Gesundheitsschädigung.
5.
5.1. Anlässlich der psychiatrischen Begutachtung durch die estimed wurden nebst der klinischen Untersuchung verschiedene Testverfahren durchgeführt. Der Experte vermochte dabei keine Befunde zu erheben, die über eine leichtgradige Störung hinausgingen. Des Weiteren vermerkte der Gutachter, die erhobenen, von ihm als valide qualifizierten Befunde liessen sich ohne Weiteres mit einer Agoraphobie und Panikstörung in Einklang bringen. Auf eine abschliessende Beurteilung von deren Ursache, allenfalls der geltend gemachten Traumafolgestörung, verzichtete er, zumal jedenfalls nur noch von einer Restsymptomatik auszugehen wäre und solche Störungen im Übrigen prinzipiell gut behandelbar seien. Inwiefern es dem Gutachten mangels weitergehender Abklärungen zur Ätiologie der erhobenen Befunde an Beweistauglichkeit fehlen sollte beziehungsweise die Vorinstanz die bundesrechtlichen Beweiswürdigungsregeln verletzt hätte, indem sie darauf abstellte, ist nicht erkennbar. Soweit der Beschwerdeführer geltend macht, der psychiatrische Experte habe sich anlässlich der Begutachtung unangemessen verhalten, lässt sich nicht ersehen, inwiefern sich daraus auf eine fehlende Zuverlässigkeit des Gutachtens schliessen liesse. Insbesondere vermag er auch nicht aufzuzeigen, inwiefern das kantonale Gericht in diesem Zusammenhang Bundesrecht verletzt hat, indem es eine Befangenheit des Experten verneinte.
5.2. Im interdisziplinären Konsens erachteten die estimed-Gutachter den Beschwerdeführer als lediglich aus psychiatrischen Gründen um 30 % in der Arbeitsfähigkeit eingeschränkt. Eine weitergehende Arbeitsunfähigkeit habe jedenfalls längerfristig nie bestanden. Auch die Ausübung der angestammten Tätigkeit sei ihm nach der Schulteroperation vom September 2016, unter anderem mit Rekonstruktion der Supraspinatussehne, zuzumuten. Inwiefern die Vorinstanz die zu beachtenden Beweiswürdigungsregeln verletzt haben sollte, indem sie auf diese Einschätzung abstellte, ist nicht erkennbar. Der Beschwerdeführer lässt es diesbezüglich im Wesentlichen bei appellatorischer Kritik an der vorinstanzlichen Würdigung bewenden, womit er rechtsprechungsgemäss nicht zu hören ist (statt vieler: <ref-ruling> E. 4.2). Ebenfalls keine bundesrechtswidrige Beweiswürdigung liegt schliesslich insoweit vor, als er geltend macht, unter Spätfolgen einer früheren Kohlenmonoxidvergiftung in suizidaler Absicht zu leiden. Es ergaben sich dafür insbesondere anlässlich der ausführlichen neuropsychologischen Exploration, die auch Testverfahren umfasste, keinerlei Hinweise.
5.3. Nicht zu beanstanden ist schliesslich, dass die Vorinstanz erkannte, selbst unter der Annahme einer verbleibenden lediglich 70%igen Arbeitsfähigkeit sei auf einen rentenausschliessenden Invaliditätsgrad von 30 % zu folgern, da der Beschwerdeführer gemäss Gutachten auch die angestammte Tätigkeit weiterhin auszuüben vermöge. Welche bundesrechtlichen Bestimmungen das kantonale Gericht verletzt haben sollte, indem es die Verfügung vom 4. Januar 2019 auch insoweit bestätigte, als damit ein Anspruch auf berufliche Massnahmen verneint wurde, wird beschwerdeweise nicht substanziiert dargetan und ist nicht erkennbar.
6.
Die unentgeltliche Rechtspflege (im Sinne der vorläufigen Befreiung von den Gerichtskosten und der unentgeltlichen Verbeiständung, <ref-law>) kann gewährt werden. Es wird indessen ausdrücklich auf <ref-law> aufmerksam gemacht, wonach die begünstigte Partei der Bundesgerichtskasse Ersatz zu leisten haben wird, wenn sie später dazu im Stande ist. Die Gerichtskosten werden dem unterliegenden Beschwerdeführer auferlegt (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Dem Beschwerdeführer wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt und Rechtsanwältin Dr. Beatrice Gurzeler wird als unentgeltliche Anwältin bestellt.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt, indes vorläufig auf die Bundesgerichtskasse genommen.
4.
Der Rechtsvertreterin des Beschwerdeführers wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2800.- ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Bern und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 7. Oktober 2021
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Maillard
Die Gerichtsschreiberin: Durizzo