Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUWas ist die Herausforderung?
Für zuverlässige Lösungen im Sicherheitsbereich sind Entwicklerinnen und Entwickler auf sehr widerstandsfähiges Material angewiesen, welches durch äußere Einwirkungen, wie Bohren oder Schneiden auch mit hoher Geschwindigkeit nicht zerstört werden kann.
Welche Lösung haben wir für Sie?
Das gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern der Durham University entwickelte Material basiert auf Vorbildern der Natur: Einerseits die extrem feste Struktur von Abalone-Muscheln, die aus Platten aufgebaut und mit einem biopolymeren Material verbunden sind. Andererseits die mikroskopisch kleine, poröse Struktur in der Schale von Pomelos. Diese ist sehr weich und kann sehr viel Energie aufnehmen. Dies verhindert, dass die Frucht beim Fallen vom Baum beschädigt wird.
Das neu entwickelte Material verbindet diese Prinzipien. Es besteht aus einer zellulären und damit energieabsorbierenden Aluminiumstruktur, die um harte, bewegliche Keramikkugeln geschäumt wird. Beim Schneiden mit einem Winkelschleifer oder Bohrer stumpfen die von den Keramikkugeln im Inneren des Gehäuses erzeugten Vibrationen die Schneidscheibe oder die Bohrspitze ab. Die Wechselwirkung zwischen der Scheibe und der Keramikkugel erzeugt eine ineinandergreifende, vibrierende Verbindung, die dem Schneidwerkzeug auf unbegrenzte Zeit Widerstand leistet. Der Clou: Die Klinge erodiert allmählich und wird schließlich unwirksam gemacht. Zudem ist das Material trotz seiner enormen Widerstandsfähigkeit sehr leicht.
Was steht jetzt konkret zur Verfügung?
Aktuell stehen Prototypen des unzerstörbaren Leichtbaumaterials zur Verfügung – benannt nach dem wandlungsfähigen mythischen Gott Proteus. In Tests konnte nachgewiesen werden, dass das Material weder mit Winkelschleifern, Bohrern oder Hochdruck-Wasserstrahl zerstört werden kann. Es wird künftig zur Herstellung von Lösungen im Sicherheitsbereich, wie Fahrradschlössern, leichten Schutzpanzerungen und bei Schutzausrüstungen für Menschen, die mit Schneidwerkzeugen arbeiten, zur Anwendung kommen können.
Welche Partner waren an der Entwicklung beteiligt?
- Universität Durham, Großbritannien
- Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut WKI
- Hannover und Leibniz Universität Hannover
- Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik IKK
- Universität Surrey und der Universität Stirling, Großbritannien
