Leicht, stabil, intelligent
RUBIN Werkstoff-Engineering ist erschienen
Ob Buttermesser, Kaffeebecher oder Auto: Es vergeht kein Tag, an dem wir nicht mit Werkstoffen in Berührung kommen. In ihnen liegt der Schlüssel zu Innovationen wie leichteren und somit energiesparenden Autos, hitzefesteren und damit effizienteren Turbinen, der Herstellung und Speicherung von Wasserstoff als möglichem Treibstoff der Zukunft und vielem mehr. Die RUB ist auf dem Gebiet Werkstoff-Engineering seit langem führend. Einblicke in ihre Arbeit geben die Forscher im soeben erschienenen Sonderheft des RUB-Wissenschaftsmagazins RUBIN.
Jedes Kind weiß, dass uns allmählich das Öl ausgeht, und dass die Verbrennung des verbliebenen fossilen Brennstoffs den Treibhauseffekt weiter vorantreibt. Bei der Lösung dieses Problems spielen Werkstoffe verschiedene wichtige Rollen. Um das Maximum aus fossilen Brennstoffen herauszuholen, müsste man Turbinen in Kraftwerken und Flugzeugen z.B. bei höheren Temperaturen betreiben als heute üblich. Das machen herkömmliche Werkstoffe aber nicht mit. Neue Beschichtungen sollen künftig Turbinenbauteile schützen, damit höhere Betriebstemperaturen möglich sind. Auch um die Auswirkungen der Verbrennung von Öl & Co. aufs Klima zu mildern, setzen Ingenieure neue Beschichtungen ein. Auf die Innenseiten der Rohre aufgebracht, durch die der Rauch strömt, lassen sie nur CO2 auf die Außenseite durch, wo es verflüssigt und unschädlich entsorgt werden kann.
Warum Wasserstoff Stahl sprengt
Um Kraftstoff zu sparen, müssen Fahrzeuge zudem leichter werden. Die Sicherheit darf dabei natürlich nicht auf der Strecke bleiben, weswegen zunehmend hochfeste Stähle entwickelt werden, die auch bei geringem Durchmesser hohe Festigkeit haben. Die neuen Stähle haben aber ihre Tücken: Je fester der Stahl, desto anfälliger wird er für plötzlich auftretende Risse. Sie können entstehen, wenn kleine Atome wie Wasserstoff in den Werkstoff eindringen, das Metallgitter dehnen und so zerstören. RUB-Ingenieure unterziehen hochfeste Stähle Tests, die zeigen, bis zu welcher Belastung sie im Fahrzeugbau einsetzbar sind. Forscher am Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS) kommen den zugrunde liegenden Prozessen theoretisch auf die Spur.
Wasserstoff spielt ebenfalls eine Rolle als zukünftiger, umweltfreundlicher Treibstoff. Um ihn nutzen zu können, muss man ihn zunächst umweltfreundlich herstellen. Nutzt man dazu Strom, der mit Hilfe fossiler Energie erzeugt wurde, ist wenig gewonnen. Zur Wasserstoffgewinnung bedienen sich Ingenieure und Chemiker im Materials Research Department der Sonne. Sie testen unzählige Materialkombinationen, die sie in einem Experiment herstellen, auf ihre Tauglichkeit als Halbleiter oder Katalysator für die solare Wasserspaltung. Außerdem widmen sich die Materialforscher dem Zahn der Zeit: Sie entwickeln Werkstoffe, die zugleich Rost und Reibung widerstehen, Oberflächen, die sich selbst heilen können, ergründen das Phänomen des „Kriechens“, das z.B. Turbinenschaufeln in die Länge zieht. Werkstoffe in der Medizintechnik machen die Sache rund: Neuartige Stents sind nicht mehr lasergeschnitten, sondern geflochten und können viel mehr als die herkömmlichen.
Info: RUBIN Werkstoff-Engineering (mit drei 3D-Bildern und inkl. 3D-Brille) ist im Institut für Werkstoffe zum Preis von 5 Euro erhältlich und online unter http://www.rub.de/rubin
md; Foto: Nielinger | Themenübersicht