3D-Druck
Neue Leichtbau­materialien nähern sich der maxi­malen Steifigkeit

© Marc Day – ETH Zürich

Schweizer sind nicht dafür be­kannt, leicht­fertig zu über­treiben. Forscher der ETH Zürich wollen nun jedoch Leicht­bau­material mit maxi­maler Steifig­keit ent­wickelt haben. Noch steifere Kon­struk­tio­nen sind ihnen zu­folge prak­tisch unmöglich.

Mit additiven Produktionsverfahren können „bisher ungeahnt komplexe innere Strukturen“ hergestellt werden, wie die Schweizer Wissenschaftler schreiben. Statt die Steifigkeit wie üblich mit Gitterstäben zu realisieren, nutzen die Forscher Plattenstrukturen, die sich regelmäßig wiederholen – und die seien bei gleichem Gewicht und Volumen bis zu dreimal steifer. Mit mathematischen Berechnungen wurde zudem ermittelt, wie steif Materialien mit inneren Hohlräumen theoretisch überhaupt werden können. Die neue Plattenkonstruktionsweise kommt den Forschern zufolge dieser Grenze „extrem nahe“.

Anwendungsmöglichkeiten sehen die Wissenschaftler derzeit bei ultraleichten Fahrzeugen, medizinischen Implantaten oder Laptopgehäusen. Sobald additive Fertigungstechnologien für die Massenproduktion zur Verfügung stünden, könnte man die Materialien aber auch für andere Anwendungen nutzen. Bisher komme der Leichtbau aus Kostengründen fast nur im Flugzeugbau und der Raumfahrt zur Anwendung – oder im Schienenverkehr: Ein Ingenieursteam von CG Rail hat einen Zug entwickelt, der fast vollständig aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) besteht, berichtet Konstruktionspraxis. Ziel des Projekts sei es, den CFK-Leichtbau in der Bahntechnik zu forcieren und die Qualität des öffentlichen Personennahverkehrs in Ballungsräumen zu verbessern.