Materialforschung
Ein neuer Kunststoff weiß, wann es kracht

Einen Kunststoff, der selbst erkennt, wann er bricht, haben Forscher aus Bremen entwickelt. Es ist ein Verbundmaterial, das sich wie Kunststoff verarbeiten lässt und die Leiteigenschaft von Metall hat. Bauteile wie Windradflügel, die extrem hohen Belastungen ausgesetzt sind, könnten sich mit diesem Werkstoff selbst überwachen.
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BERLIN. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) hat einen Kunststoff entwickelt, der weiß, wie es um ihn bestellt ist: Der Verbundwerkstoff hat sensorische Eigenschaften. Das bedeutet, er erkennt die Belastungen, denen ein Bauteil ausgesetzt ist.

Das Material besteht aus einer Mischung aus einem Polymer und Metall. Welcher Kunststoff verarbeitet wird, hängt dabei von der Anwendung des zu fertigenden Bauteils ab. Das Kompositmaterial weist dann die Eigenschaften seiner Bestandteile auf.

Wegen des Metallanteils ist es ein guter thermischer und elektrischer Leiter, weshalb es sich als Sensor eignet. Der Kunststoffanteil hingegen sorgt dafür, dass der Stoff leicht ist und sich gut verarbeiten lässt. Das geht mit den herkömmlichen Maschinen aus der Kunststoffindustrie wie Extrudern oder Spritzgießmaschinen. Außerdem soll sich das Material nach Angaben der IFAM-Forscher mit einer Düse großflächig auf Oberflächen aufbringen lassen.

Belastung ändert Widerstand

Das Kompositmaterial wird in den Kunststoff, aus dem ein Bauteil besteht, hineingemischt. Gedacht ist das Material für Teile, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Das können beispielsweise Maschinenteile sein, die Flügel von Windrädern oder die Tragflächen eines Flugzeugs. Werden diese Teile im Betrieb belastet, verändert sich der elektrische Widerstand des Stoffes. Das Bauteil ist mit einem Messgerät verbunden, das diese Änderungen misst und auswertet.

Um das Material herstellen zu können, mussten die Wissenschaftler um Projektleiter Arne Haberkorn ein Verfahren entwickeln, um verschiedene metallische Substanzen gleichmäßig in flüssigen Kunststoff zu verarbeiten. Das funktioniert mit verschiedenen Kunststoffen, etwa Polypropylen oder Polyamid. „Unser Polymer-Metall-Kompositmaterial lässt sich folglich mit verschiedensten Kunststoffen kombinieren und zu einer Fülle von Bauteilen verarbeiten, zu besonders festen und hitzeresistenten oder aber auch weich-flexiblen Werkstücken“, erklärt Haberkorn.

Die Bremer wollen ihre Entwicklung auf der Messe Electronica vorstellen, die vom 9. bis zum 12. November in München stattfindet.

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