Forscher entwickeln neuartige Bauteile, die sich von selbst an sich verändernde Umgebungsbedingungen anpassen
Dünne Fasern überwachen Materialien

Materialermüdung bei Flugzeugen kann eine tödliche Gefahr sein – aufwendige regelmäßige Checks sind daher Pflicht. Ein Airbus-Leitwerk etwa muss in mühevoller Kleinarbeit mit Ultraschallgeräten untersucht werden, um verborgene Haarrisse aufzuspüren. Mit neuen, intelligenten Materialien könnte der Sicherheitscheck künftig deutlich beschleunigt werden.

BERLIN. Ein Geflecht aus adaptiven Fasern, das in Leichtbauteile integriert wird, könnte die Gefahren aufspüren und Alarm schlagen. „Risse, die die Fasern unter Spannung setzen, könnten von den Fasern direkt an eine Analysesoftware gemeldet werden“, sagt Dieter Sporn vom Fraunhofer Institut für Silicat-Forschung (ISC). Ziel der Forscher am ISC ist es, Bauteile zu entwickeln, die sich von allein an die Umgebungsbedingungen anpassen – so genannten adaptronischen Materialien.

Die speziellen am ISC entwickelten Fasern, die das möglich machen, sind nur ein Drittel so dick wie ein menschliches Haar. Ihre Eigenschaft: Sie können mechanische Spannungen erkennen und in elektrische Signale umwandeln. „Wird umgekehrt eine elektrische Ladung angelegt, dehnen oder verkürzen sie sich“, erklärt Sporn. Doch nur wenn das Material hauchdünn ist, lässt es sich in Werkstoffe einweben, ohne deren Materialeigenschaften zu beeinflussen. „Unsere Fasern sind so fein, dass sie sich problemlos in leichte Verbundwerkstoffe einarbeiten lassen“, sagt Dieter Sporn.

Große Hoffnung setzt besonders der Flugzeug- und Fahrzeugbau in solche so genannten Piezofasern. Tragflächen oder Autochassis können damit Druckschäden in elektrische Spannung umsetzen, die dann das anpassungsfähige Material zusammenzieht oder verlängert.

Bei Siemens wird derzeit adaptive Piezotechnik zur Serienreife entwickelt. In den kommenden Jahren soll ein neuer Sensor auf den Markt kommen, der eine exakt dosierte Auslösung von Airbags bewirkt. Dafür sorgen Dehnungsmessstreifen aus Piezofasern in Autositzen, die je nach Gewicht der Insassen stärker oder schwächer gedehnt werden. Das so gewonnene elektrische Signal steuert den Luftsack, der sich bislang unabhängig vom Körpergewicht mit voller Wucht entfaltet – mit oft schlimmen Folgen für Kinder.

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