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

Word: mehr als zwei Bedingungen beim Seriendruck - Tipps & Tricks
Beim Serienbrief in Word lassen sich standardmässig nur zwei Bedingungen eingeben. Wie können Sie aber z.B. die Anrede nicht nur für «Herr» und «Frau», sondern auch für «Firma» oder eine neutrale Variante angeben?
4 Minuten
Prüfung der Sicherheit und Nutzbarkeit von Microsoft 365
Der Bereich Digitale Transformation und IKT-Lenkung (BK-DTI) der Bundeskanzlei hat per Ende 2025 die digitale Arbeitsplattform Microsoft 365 (M365) flächendeckend in der Bundesverwaltung eingeführt.
2 Minuten
22. Okt 2026
Canon stärkt länderübergreifende Führung von IPSG in Deutschland und der Schweiz
Jodok Ludwig verantwortet die Integrated Printing & Solutions Group (IPSG) in beiden Märkten und ein gemeinsames Senior Leadership Team bündelt zentrale Geschäftsbereiche.
4 Minuten
22. Okt 2026

Das könnte Sie auch interessieren

Nutzen und Mehrwert sind gefragt - Top-10 der ICT-Sparten
Wen wundert’s: Geopolitische und wirtschaftliche Wirrungen verunsichern die Kunden und lassen sie abwarten. Investiert wird gezielter – und nur dort, wo ein klarer, rascher Mehrwert erkennbar ist.
11 Minuten
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
Schweizer Funk-Uhren haben deutsche Zeit - Zeitumstellung
Am Sonntag beginnt die Sommerzeit. Um 02.00 Uhr werden alle Uhren auf 03.00 Uhr eine Stunde vorgestellt. Viele Uhren erledigen dies automatisch. Aber wie eigentlich? Und sollte die Zeitumstellung nicht schon längst abgeschafft werden?
3 Minuten
27. Mär 2024
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige