Anzeige
Anzeige
Anzeige
Lesedauer 3 Min.

Neue Kunststoff-Bauteile halten nun fast ewig

Ein neuartiger, sich selbst heilender Verbundwerkstoff von Forschern der North Carolina State University lässt Windgeneratorflügel und ebenfalls stark belastete Bauteile von Flugzeugen und Fahrzeugen viele Jahrzehnte überdauern.
© (Quelle: Jason Patrick, NC State University.)

In Tests haben solche Bauteile bereits mehr als 1000 Verletzungen schadlos überstanden. Die «Wunderheilung» geschieht allerdings nicht spontan, sondern nur dann, wenn das Bauteil unter Strom gesetzt wird, heisst es.

Selten reparieren, weniger Abfall

«Das neue Material wird die Kosten und den Aufwand für die Erhaltung erheblich senken und den Energieverbrauch und das Abfallaufkommen vieler Industriezweige reduzieren, da viel seltener repariert und weniger Abfall entsorgt werden muss», unterstreicht Wissenschaftler Jason Patrick.

Es geht hierbei um faserverstärkte Polymerverbundwerkstoffe, die wegen ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig in Flugzeugen, Automobilen, Windkraftanlagen, Raumfahrzeugen und anderen modernen strukturellen Anwendungen eingesetzt werden.

Sie bestehen aus Schichten von Glas- oder Kohlenstofffasern, die durch eine Polymermatrix, häufig Epoxidharz, miteinander verbunden sind. Die Selbstheilungstechnik zielt auf die sogenannte Delaminierung ab, die auftritt, wenn sich Risse im Verbundwerkstoff bilden und die Faserschichten sich von der Matrix lösen.

Drähte und aufgedrucktes Plastik

Das neue Material ist genauso aufgebaut wie konventionelle Verbundwerkstoffe. Doch in die Fasern betten die Entwickler feine Drähte ein, die sich aufgrund ihres elektrischen Widerstands erwärmen, wenn ein elektrischer Strom hindurchgeleitet wird. Auf die Fasern tragen die Entwickler zudem per 3D-Druck kleine Mengen an thermoplastischem Kunststoff auf, ehe das Epoxidharz sie umhüllt.

Tritt ein Schaden auf, wird Strom durch das Bauteil geleitet, sodass ein Teil des Thermoplasts schmilzt, wobei es in die frisch entstandenen Mikrorisse fliessen kann und dort erkaltet. Normalerweise wird dieser Prozess allerdings routenmässig eingeleitet und das Bauteil beispielsweise alle sechs Monate erwärmt. Gibt es keine Risse, bleibt das Reparaturmaterial unangetastet, weil es nichts gibt, wohin es fliessen könnte.

40 Tage lang nichts als Stress

Um die langfristige Heilungsleistung zu bewerten, hat das Team ein automatisiertes Testsystem gebaut, das wiederholt Zugkraft auf ein Bauteil aus einem Verbundwerkstoff ausübt, wodurch bis zu 50 Millimeter lange Teile entstehen, die jeweils thermisch repariert werden. Die Stressmaschine lief 40 Tage lang ununterbrochen und die Forscher verzeichneten 1'000 Bruch- und Heilungszyklen.

«Wir haben festgestellt, dass die Bruchfestigkeit des selbstheilenden Materials deutlich über der von unmodifizierten Verbundwerkstoffen liegt. Da unser Verbundwerkstoff von Anfang an deutlich widerstandsfähiger ist als herkömmliche Verbundwerkstoffe, ist er nach 500 Zyklen noch genauso stabil wie normaler Verbundwerkstoff im Neuzustand», unterstreicht Forscher Jack Turicek. (pressetext.com)

Forschung
Anzeige

Neueste Beiträge

Warum KI die Geschäftslogik verstehen muss
Das Schweizer Softwareunternehmen Natzka erweitert seine Entscheidungsplattform um ein KI-Framework. Es soll Unternehmensdaten, Geschäftsregeln und bestehende KI-Modelle verbinden und so fundierte Entscheidungen erleichtern.
3 Minuten
KI befeuert Online-Betrug - Akamai-Report
Im ersten Quartal 2026 gab es erstmals mehr Online-Betrugsfälle als klassische Phishing-Angriffe. Das zeigt der aktuelle State-of-the-Internet-Bericht (SOTI) «KI-gestützte digitale Täuschung: Bericht zu Betrug und Missbrauch 2026» von Akamai. Demnach hat sich die Zahl der erkannten Betrugsfälle fast verdoppelt. Phishing-Angriffe sind dagegen nur noch halb so lange aktiv wie zuvor.
3 Minuten
Siemens Schweiz meldet Rekordzahlen und investiert in Campus-Ausbau
Siemens steigert den Schweizer Umsatz auf 3,171 Milliarden Franken. Weltweit legt die von Zug aus geführte Einheit Smart Infrastructure um zwölf Prozent zu. Rechenzentren treiben die Nachfrage nach Energieverteilung und Gebäudetechnik.
3 Minuten

Das könnte Sie auch interessieren

Die Diskette wird 50 Jahre alt - Geschichte
Die Diskette feiert dieser Tage den 50. Geburtstag und dokumentiert eindrücklich die Miniaturisierung. Denn auf einem heutigen MicroSD-Kärtchen hat die Datenmenge von 4,5 Millionen der ersten 8-Zoll-Floppys Platz.
3 Minuten
27. Sep 2021
Brack.Alltron CONNECT 2026: Die wichtigste ICT-Leitmesse der Schweiz
Auf der CONNECT 2026 von Brack.Alltron am 26. und 27. August 2026 in Zürich-Oerlikon treffen sich ICT-Professionals zur wichtigsten Fachmesse der Branche. In der Halle 550 präsentiert der Veranstalter Brack.Alltron unter dem Motto «Unboxing Tomorrow» an zwei Tagen die neuesten Trends und Lösungen. 
5 Minuten
27. Aug 2026
Bundesamt für Statistik lanciert neuen Online-Auftritt
Das Bundesamt für Statistik (BFS) erneuert seinen Webauftritt mit zwei Plattformen: Die neue Amtswebseite «Das Bundesamt für Statistik» informiert über die Organisation und Dienstleistungen des BFS, das Fachportal «Statistik Schweiz» vereinfacht den Zugang zu statistischen Daten für Menschen und die künstliche Intelligenz.  
3 Minuten
29. Okt 2026
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige