Modellbaufreunde können sich freuen 30.04.1999, 17:21 Uhr

Granitplatten schweben auf der Stelle

Nun gibt es Modelle, die frei in der Luft schweben. Möglich wird dies durch neueste Hochenergie–Permanentmagnete aus einer Neodym-Eisen-Bor- Verbindung und kaum sichtbaren High-Tech-Fasern mit 0,013 mm Durchmesser.

Objekte frei schweben zu lassen, davon träumen Modellbaufreunde schon länger. Sie könnten beispielsweise Miniflugzeuge über Eisenbahnanlagen en miniature schweben lassen. Doch auch der Juwelier hätte im Schaufenster eine Attraktion mehr, wenn ein Tableau mit Kostbarkeiten, frei schwebend über der Standardware, die Blicke der Passanten auf sich lenkte. Der Ingenieur Hans Dokoupil aus Bad Ditzenbach hat unlängst auf der Nürnberger Spielwarenmesse gezeigt, daß diese Träume zu verwirklichen sind. Auf dem Stand von Revell schwebten Modelle frei in der Luft einer Spielzeugwelt..
Daß sich ein Permanentmagnet nicht dazu eignet, einen magnetischen Körper in allen sechs Freiheitsgraden in stabilem Schwebezustand zu halten, hatte schon 1842 der Brite Thomas Earnshaw festgestellt. Seit den 30er Jahren dieses Jahrhunderts weiß man immerhin, daß sich dies unter bestimmten Voraussetzungen mit geregelten Elektromagneten erreichen läßt, freilich nur bei relativ geringem Luftspalt, bei dem von deutlich sichtbarer Schwebehöhe nicht die Rede sein kann.
Sichtbares Schweben gelingt nur mittels mechanischer Zugkräfte, die vom schwebenden Körper nach unten verlaufen und das magnetische Schweben erstaunlich gut stabilisieren. Dazu verwendet Dokoupil neueste hochfeste High-Tech-Fasern oder Feinstdrähte aus Speziallegierungen. Die hohe Zugfestigkeit dieser Werkstoffe gestattet die Reduzierung des Draht- oder Faden-Durchmessers bis zu 0,013 mm. Damit ist die Sichtbarkeitsgrenze erreicht oder sogar unterschritten, wie auf der Spielwarenmesse festzustellen war: Der optische Eindruck entspricht dem des freien Schwebens.
Der schwebende Körper enthält einen Dauermagneten, von Dokoupil als Auftriebsmagnet bezeichnet. In Boden oder Basis unter ihm befindet sich ebenfalls ein Permanentmagnet. Da gleiche Magnetpole, beispielsweise positive – Nordpol gegenüber Nordpol – sich abstoßen, wird eine Abstoßungskraft erzeugt, die das Gewicht des schwebenden Körpers überwindet.
Im Fachgebiet der Magnetschwebetechnik spricht man von magnetischem Nahfeld und Fernfeld. Die meisten Fachleute, die sich mit Magnetschwebetechnik befassen, konzentrieren sich auf physikalische Wirkungsweisen im magnetischen Nahfeld, da die Aufgabe darin besteht, große Lasten zu tragen – wie etwa bei der Magnetschnellbahn Transrapid. Deshalb versuchen sie, den Luftspalt zu minimieren: Der Transrapid schwebt auf einem Luftspalt von nur etwa 10 mm. Dokoupil hat mit seiner Erfindung, die er als internationales Patent und zu gewerblichen Schutzrechten angemeldet hat, einen ganz anderen Weg beschritten. Er versucht, den Luftspalt – oder hier die Schwebehöhe – zu maximieren. Seine Objekte schweben im Übergangsbereich vom Nahfeld zum Fernfeld, in dem andere physikalische Gesetzmäßigkeiten herrschen. Sein bisher größtes Modell erreicht eine Schwebehöhe von rund 150 mm.
Ermöglicht wird diese Schwebemethode durch neueste Hochenergie-Permanent-Magnete aus einer Neodym-Eisen-Bor-Verbindung, die erst in den letzten drei Jahren allgemein verfügbar und preiswert geworden sind. Ihre maximale Energiedichte bis zu fast 400 kJ/m3 übertrifft die der noch vor 40 Jahren gängigen Ferritmagneten um etwa das Fünfzehnfache
Da die Körper im relativ schwachen magnetischen Übergangsbereich zum Fernfeld schweben, darf ihr Gewicht freilich nicht zu groß sein. Will man auch schwere Gegenstände zum Schweben bringen, wird man zu einer gleichaussehenden leichten Attrappe greifen, zum Beispiel zur Nachbildung eines schwebenden Granitsteins aus Hartschaum.
Die Stabilisierung des Schwebekörpers durch Feinstfäden bietet des weiteren den Vorteil, daß sich das Objekt aus seiner Ruhe-position heraus nach allen Richtungen leicht bewegen kann. Diese Dynamik verstärkt den optischen Eindruck des freien Schwebens erheblich. Das ließ sich früher nur mit Körpern bewerkstelligen, die leichter waren als Luft. Zum Beispiel mit Luftballons. Der Preis eines künftigen Schwebetechnik-Modellbausatzes wird zwar von der Auflage abhängen, so Dokoupil, dürfte aber „mit Sicherheit unter 50 Mark“ liegen.
WALTER HÖNSCHEIDT/WOP
Die schwebenden Granitplatten wirken echt, sind jedoch aus Hartschaum gefertigt.

Ein Beitrag von:

  • Walter Hönscheidt

  • Wolfgang Pester

    Ressortleiter Infrastruktur bei VDI nachrichten. Fachthemen: Automobile, Eisenbahn, Luft- und Raumfahrt.

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