Chemie 03.01.2003, 18:23 Uhr

Der Computer bringt Fluide flexibel in Form

Mit elektrorheologischen Fluiden lässt sich Maschinenhydraulik direkt digital steuern. Ein junges Darmstädter Unternehmen präsentiert jetzt erste Produkte für die Fabrik der Zukunft, für die Medizintechnik und das Alltagsleben von morgen.

Unmittelbar nach der Begrüßung lädt Dr. Oliver Köster seine Besucher ein, ihre Finger in eine weiße Flüssigkeit zu tauchen. „Ist nicht giftig, sollten Sie aber auch nicht unbedingt trinken“, erklärt der Geschäftsführer der Darmstädter Fludicon GmbH. Und schon versinken seine Finger in etwas, das aussieht und sich anfühlt wie gewöhnliche Sonnenmilch. Samtweich und ölig, allerdings etwas flüssiger. Doch nur so lange, bis eine elektrische Spannung zwischen 1 kV und 5 kV angelegt wird. Dann wird diese Flüssigkeit deutlich zäher. Die Finger sollten jedoch vorher in Sicherheit gebracht werden.

Denn es handelt sich um ein elektrorheologisches Fluid (ERF) – ein Fluid also, dessen Viskosität sich unter dem Einfluss elektrischer Spannung ändert. „Mit unseren ERF kann man Hydraulik erstmals digital steuern“, erklärt Fluidexperte Köster nicht ohne Stolz. Denn sein Unternehmen hat geschafft, worum sich die Großen der chemischen Industrie insgesamt sechs Jahrzehnte vergeblich bemüht haben: Man hat ERF industriell nutzbar gemacht. Neben marktreifen ERF bieten die Darmstädter erste Produkte und Prototypen an, in denen sie die Fluide einsetzen.

Das Team um Köster und Chefentwickler Dr. Horst Rosenfeldt sprüht vor Ideen: Stoßdämpfer für Autos und Mountainbikes, Lenkräder, Fitness-Geräte, künstliche Kniegelenke oder Prüfmaschinen möchten sie mit Hilfe der ERF dämpfen, steuern oder auch antreiben. Als Basisflüssigkeit dient Silikonöl, das mit winzigen Polyurethan-Partikeln und weiteren Zusätzen im µ-Bereich versetzt wird. „Je nach Bedarf und Einsatzgebiet ändern wir die Rezeptur“, erklärt dazu Rosenfeldt. Wo der Einsatz von Silikon nicht möglich sei, könne man auch ein anderes Basisöl verwenden.

Ihre niedrige Grundviskosität prädestiniert die ERF als Antrieb in hydraulischen Prüfzylindern und Aktuatoren. Als Ventile dienen hier metallische Engstellen, an denen die ERF bei Bedarf unter Spannung gesetzt wird. Sofort richten sich die zugesetzten Partikel zu Dipol-Ketten aus und lassen das Öl zäh werden. „Die Fließgeschwindigkeit lässt sich so in weniger als einer Millisekunde von Null auf den gewünschten Wert regeln“, erklärt dazu Köster. Darüber hinaus kann man jedes Ventil einzeln digital steuern. „Das ermöglicht völlig neue Antriebskräfte und -wege“, ergänzt Rosenfeldt. Bislang interessiert sich neben ihrem früheren Arbeitgeber, der Schenck AG, vor allem ein Unternehmen aus der Textilbranche für das neue Antriebsverfahren. Der flinke Zylinder soll dort Wirkmaschinen steuern.

Ursprünglich hatten die Ingenieure unter dem Dach der Schenck AG ausgelotet, inwieweit man Prüf- und Automatisierungssysteme mit Hilfe von ERF steuern kann. In dieser konkreten Zielsetzung sieht Rosenfeldt die Ursache des Entwicklungserfolgs: „Wir haben uns an festen Randparametern orientiert und gar nicht erst versucht, das omnipotente Fluid schlechthin zu entwickeln“.

Während Fludicon sich nun darauf konzentriert, Produkte auf ERF-Basis zu realisieren, erforscht Dr. Holger Böse vom Fraunhofer Institut für Silikatforschung (ISC) in Würzburg neue Zusammensetzungen der Fluide und zukünftige Einsatzgebiete. Er vermutet, dass ERF virtuelle Realitäten ertastbar werden lassen. „ERF können Konsistenzen nachbilden, die Sensoren anderswo detektieren“, erklärt Böse. Mit Experten der Ruhruniversität Bochum erforscht er deshalb ein Verfahren, das es vielleicht irgendwann einmal möglich machen könnte, Spezialmediziner aus der Ferne zu konsultieren: Per Ultraschall– Elastographie sammeln die Forscher Körperdaten, um sie mit ERF nachzustellen. Spezialisten sollen so Körper von Patienten abtasten können, die sie gar nicht vor sich haben.

PETER TRECHOW/Kip

Von Peter Trechow/Dietmar Kippels

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