WERKSTOFFE MIT GEDÄCHTNIS 02.03.2015, 10:56 Uhr

Heiße Luft beult den Kotflügel aus

Mit einem 3D-Drucker, der Metallpulver verarbeitet, wollen Freiberger Wissenschaftler neuartige Bauteile herstellen, die sich durch Hitze oder Kälte verformen. Flugzeugflügel der Zukunft etwa passen sich per Temperaturänderung an die jeweilige Flugsituation an.

Nicht ganz so dramatisch wie beim Terminator geht es an der TU Bergakademie Freiberg zu. Aber mit ihrem neuen 3D-Metalldrucker können die Forscher vergleichsweise kostengünstig Memory-Metalle mit faszinierenden Selbstheilungskräften herstellen. Fast wie im Film...

Nicht ganz so dramatisch wie beim Terminator geht es an der TU Bergakademie Freiberg zu. Aber mit ihrem neuen 3D-Metalldrucker können die Forscher vergleichsweise kostengünstig Memory-Metalle mit faszinierenden Selbstheilungskräften herstellen. Fast wie im Film...

Foto: Paramount Pictures

Im Kotflügel ist eine Delle. In der Werkstatt greift der Monteur zum Gummihammer, um sie durch sanfte Schläge zu glätten. Anschließend entfernt er den abgesplitterten Lack mit feinem Schleifpapier und lackiert die Schadstelle.

Künftig braucht er keinen Gummihammer mehr. Auch kein Schleifpapier. Und selbst Lackieren ist überflüssig. Mit einem Fön lenkt er einfach heiße Luft auf die Beule. Die glättet sich wie von Zauberhand. Und der Lack fließt zusammen wie der metallene Gegner des Terminators nach einem Durchschuss.

Memory-Metalle bislang sehr teuer

Werkstoffe mit Gedächtnis machen das möglich. Nach einer Verformung kehren sie in den ursprünglichen Zustand zurück, wenn sie erwärmt werden. Diese Memory-Metalle werden beispielsweise schon genutzt, um ausgeleierte Wirbelsäulen zu stabilisieren. Zusammengepresst werden sie dorthin gebracht, wo sie wirken sollen. Die Körperwärme entfaltet sie zum Gerüst.

Bauteile aus dem neuen 3D-Metalldrucker, die an der TU Freiberg bereits probeweise hergestellt worden sind.

Bauteile aus dem neuen 3D-Metalldrucker, die an der TU Freiberg bereits probeweise hergestellt worden sind.

Quelle: TU Freiberg

Werkstoffe dieser Art sind sehr teuer. Wissenschaftler um den Werkstoffspezialisten Thomas Niendorf von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg entwickeln derzeit neue Memory-Metalle, die kostengünstig mit einem 3D-Drucker hergestellt werden. „Ihr innerer Aufbau verleiht ihnen faszinierende Selbstheilungskräfte“, sagt Niendorf. Vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie seien Leichtbauteile gefragt, die fest, widerstandsfähig und kostengünstig sind. „Vor diesem Hintergrund wollen wir so genannte Smart Materials herstellen, also Werkstoffe mit eingebauter Intelligenz“, so Niendorf.

Mikrostrukturen fungieren als Gedächtnis

Die Freiberger Wissenschaftler haben den mächtigen 3D-Drucker für Metalle, der die Produktion von großen Objekten ermöglicht, kürzlich in Betrieb genommen. Die Bauteile, die er herstellen soll, werden am Computer entworfen und gewissermaßen in Scheiben geschnitten. Jede ist eine Arbeitsanweisung an den Drucker. Auf einer Unterlage wird eine dünne Schicht Metallpulver ausgestreut. Ein heißer Elektronenstrahl fährt die gewünschten Konturen ab. Durch die Hitze verschmelzen die Metallteilchen miteinander. Auf diese Art wird das Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut, bis es fertig ist. „So entsteht ein Werkstück, das sich mit gegossenen und geschmiedeten Strukturen messen lassen kann“, sagt Niendorf.

Wärme oder Kälte helfen dem Gedächtnis auf die Sprünge

Der Metalldruck ermöglicht es, in das Werkstück Mikrostrukturen zu integrieren, die es ihm ermöglichen, sich nach einer Verformung an ihren vorherigen Zustand zu erinnern. Wärme hilft diesem Gedächtnis auf die Sprünge. Oder auch Kälte. Die Freiberger Wissenschaftler denken unter anderem daran, Flugzeugflügel aus Memory-Metallen durch Erwärmen und Abkühlen an die jeweilige Flugsituation anzupassen. Heute geschieht das durch schwere hydraulische oder elektrisch betriebene Komponenten.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt fünf Jahre lang mit rund zwei Millionen Euro.

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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