Intelligente Werkstoffe 20.10.2025, 12:30 Uhr

4D-Röntgen: Uni Passau macht unsichtbare Materialbewegungen sichtbar

Mit dem EU-Projekt X-Celerate möchte ein europäisches Forschungsteam – darunter auch die Universität Passau – die Entwicklung intelligenter Materialien vorantreiben. Mithilfe modernster 4D-Röntgentechnik sollen Werkstoffe sichtbar gemacht werden, die sich selbst verändern oder heilen können – ein wichtiger Schritt für die Zukunft der Materialforschung.

Mit 4D-Röntgentechnik erforschen Passauer Forschende Materialien, die sich selbst verändern – ein Blick in die Zukunft intelligenter Werkstoffe.

Mit 4D-Röntgentechnik erforschen Passauer Forschende Materialien, die sich selbst verändern – ein Blick in die Zukunft intelligenter Werkstoffe.

Foto: Universität Passau

Die Universität Passau ist Teil des europaweiten Netzwerks X-Celerate, bestehend aus 14 Partnern in neun Ländern. Gemeinsam wollen sie die Materialforschung vorantreiben: Mit neuartigen 4D-Computertomografie-Strategien, präziser Datenanalyse und innovativer Bildgebung sollen in Zukunft selbst feinste Veränderungen in smarten Werkstoffen sichtbar werden – in Echtzeit und ohne diese zu beschädigen.

Smarte Materialien – was dahintersteckt

Intelligente Werkstoffe sind Materialien, die eigenständig auf äußere Reize reagieren, beispielsweise auf Wärme, Licht, Magnetfelder oder Chemikalien. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt:

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
STEULER-KCH GmbH-Firmenlogo
Bauleiter im Projektbereich (m/w/d) Region Bayern / Süddeutschland - Surface Protection Linings STEULER-KCH GmbH
Region Bayern / Süsseutschland Zum Job 
City 1 Group GmbH-Firmenlogo
Bauleiter im schlüsselfertigen Wohnungsbau (m/w/d) City 1 Group GmbH
Neu-Isenburg Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Hoch- und Tiefbau Umspannwerke (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Bayreuth, Ingolstadt, Schweinfurt Zum Job 
TITAN Umreifungstechnik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Mitarbeiter Montage Sondermaschinenbau - Mechanik (m/w/d) TITAN Umreifungstechnik GmbH & Co. KG
Schwelm Zum Job 
ELAC SONAR GmbH-Firmenlogo
Systems Engineer - Proposals (m/w/d) ELAC SONAR GmbH
IGS Ingenieure GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektmitarbeiter:in (m/w/d) im Bau- und Vertragsmanagement IGS Ingenieure GmbH & Co. KG
Duisburg, Hamburg, München, Stuttgart, Weimar⁠⁠⁠⁠⁠⁠ Zum Job 
IGS Ingenieure GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauüberwachung / Bauoberleitung (m/w/d) im Konstruktiven Ingenieurbau und Straßenbau IGS Ingenieure GmbH & Co. KG
Hochheim/Main, München, Stuttgart⁠⁠⁠⁠⁠⁠. Zum Job 
TenneT-Firmenlogo
ERP-Experte / SAP Super User mit Schwerpunkt Umspannwerke (m/w/d) TenneT
Bayreuth Zum Job 
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau, Straßenbau oder Siedlungshydrologie Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)
Sprint Sanierung GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Betriebswirt / Bautechniker / Handwerksmeister als Niederlassungsleiter (m/w/d) Sprint Sanierung GmbH
Berlin-Ahrensfelde Zum Job 
nora systems GmbH-Firmenlogo
LEAN Manager (m/w/d) nora systems GmbH
Weinheim Zum Job 
Werner Sobek AG-Firmenlogo
Bauingenieur Brückenbau (m/w/d) Werner Sobek AG
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Architekt / Bauingenieur (w/m/d) im Bereich Hochbau Instandhaltung Die Autobahn GmbH des Bundes
BG ETEM-Firmenlogo
Dozent/-in (m/w/d) für die Bildungsstätte in Bad Münstereifel BG ETEM
Bad Münstereifel Zum Job 
Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH-Firmenlogo
Abteilungsleiter*in Flottenmanagement / ECM3 (Head of Fleet Management / ECM3) Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH
Karlsruhe Zum Job 
GVE Grundstücksverwaltung Stadt Essen GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Sportstätten GVE Grundstücksverwaltung Stadt Essen GmbH
VESTOLIT GmbH-Firmenlogo
PLS Programmierer (m/w/d) VESTOLIT GmbH
VESTOLIT GmbH-Firmenlogo
EMSR Techniker (m/w/d) VESTOLIT GmbH
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr-Firmenlogo
Ingenieurin / Ingenieur mit Master in Informatik / Elektrotechnik - Beamten- Ausbildung (m/w/d) Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr
deutschlandweit Zum Job 
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr-Firmenlogo
Offizierin / Offizier Anwärter/in - Führungskraft Oberfähnrichmodell mit Bachelor (Master) (m/w/d) Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr
deutschlandweit Zum Job 
  • Medizin: z. B. selbstentfaltende Stents, temperatursensitive Wirkstoffträger
  • Luft- und Raumfahrt: adaptive Flügelstrukturen
  • Bauwesen: selbstheilender Beton

So gibt es beispielsweise Formgedächtnislegierungen, also Metalle, die sich nach Verformung wieder in ihre ursprüngliche Form verwandeln können. Das Gleiche gilt auch für Kunststoffe – nur heißen die smarten Materialien hier Formgedächtnispolymere. Auch Hydrogele – Gele, die aus Polymeren bestehen und eine hohe Menge an Wasser binden können – haben intelligente Fähigkeiten und werden unter anderem in der Kosmetik verwendet, zum Beispiel für die Herstellung von Feuchtigkeitscremes oder Gesichtsmasken.

Lesen Sie auch:

Smarte Materialien aus dem Drucker?

Konventioneller 3D-Druck produziert üblicherweise starre Bauteile – die Objekte werden Schicht für Schicht aufgebaut. Der 4D-Druck geht einen Schritt weiter: Er nutzt smarte Materialien, die ihre Form, Größe oder Eigenschaften nachträglich verändern können. Das Besondere dabei ist, dass schon beim Druckvorgang in das Material einprogrammiert wird, wie es sich später verändern soll. Diese Programmierung geschieht durch die Anordnung der Materialschichten, -kombinationen oder durch die Richtung, in der das Material beim Drucken ausgerichtet wird. Wird das fertige Objekt dem Reiz ausgesetzt, „erinnert“ es sich an die gewünschte Form und reagiert gezielt.

Forschung an smarten Materialien

Das Doktorandenprogramm X-Celerate widmet sich nun der Erforschung der 4D-Computertomografie – einer Methode, die zeitlich aufgelöste Röntgenaufnahmen liefert und dabei zeigt, wie sich Materialien unter Belastung verändern.

„Laborbasierte, zeitaufgelöste Röntgenbildgebung ist ideal für die Untersuchung intelligenter Materialien geeignet. Sie erfasst Dynamiken dieser Materialien, die bislang unsichtbar waren“, erklärt Christoph Heinzl, Leiter der Forschungsgruppe des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik (EZRT).

Bisher war das Problem, dass die Messungen zu langsam erfolgt sind und oft nicht genug Details zu den intelligenten Materialien und ihre Entwicklung geliefert haben. X-Celerate hat sich zum Ziel gesetzt, diese Technik schneller, präziser und vielseitiger zu machen. Dazu zählen maßgeschneiderte 4D-CT-Strategien, neuartige Methoden zur Datenanalyse und Visualisierung sowie eine Phasenkontrast-Bildgebung – ein spezielles Röntgenverfahren, das Materialien mit sehr geringer Dichte sichtbar macht. So können die Materialien dreidimensional und in Echtzeit beobachtet werden, ohne sie zu zerstören.

X-Celerate – Ausbildung der Ingenieure

Das Forschungsprojekt wird zehn Doktorandinnen und Doktoranden aus ganz Europa aufnehmen. In dem internationalen und interdisziplinären Programm werden Fähigkeiten vermittelt, die auch in anderen Wissenschafts- und Ingenieurberufen wichtig sind.

Die Universität Antwerpen koordiniert das Netzwerk. Beteiligt sind insgesamt 14 Partner aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern aus neun europäischen Ländern. Der offizielle Projektstart ist im Dezember 2025 geplant.

Ein Beitrag von:

  • Anastasia Pukhovich

    Anastasia Pukhovich ist Volontärin beim VDI Verlag. Ihre Tätigkeit beim Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien weckte ihr Interesse an allen Themen rund um Wissenschaft und Technik. Besonders gerne verfolgt sie journalistisch die Themen Medizintechnik und Karriere.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.