Programmierbare Materialien

Werkstoffeigenschaften gezielt kontrollieren und reversibel ändern.

Das Fraunhofer-Forschungscluster Programmierbare Materialien entwickelt Werkstoffe, deren Struktur so aufgebaut ist, dass sich ihre Eigenschaften gezielt kontrollieren und reversibel ändern lassen. Ein Workshop am 17. November erläutert Details.Im Rahmen des Forschungsclusters erforschen die Beteiligten Ansätze für programmierbare Materialien, deren dynamische Dämpfungseigenschaften sich je nach Situation selbständig reversibel ändern. Die Möglichkeiten sind laut Dr. Kaal, der als Gruppenleiter am Fraunhofer LBF an dieser innovativen Technologie forscht, zahlreich: »Es sind Materialien denkbar, die im Normalfall steif sind, aber im Falle eines schlagartigen Aufpralls mit hohen Beschleunigungen weich und stark dämpfend werden, um beispielsweise sensible Elektronik zu schützen. Oder es lassen sich Materialien entwerfen, deren Dämpfungsverhalten von der aktuellen Dehnung abhängig ist, und die somit, je nach Betriebssituationen, eine optimale Dynamik aufweisen. Schließlich lassen sich auch Materialien designen, deren temperaturabhängiges Dämpfungsverhalten denen konventioneller Materialien wie Elastomeren entgegengerichtet ist. «

Nach der Vision der Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher liegt die Zukunft der Werkstoffe in der Verbindung von Logik und Material. Funktionalitäten sollen direkt in die Struktur des Materials einprogrammiert werden und so komplette Systeme inklusive Sensoren, Aktoren und Energieversorgung ersetzen. Aktuell sollen im Forschungscluster wissenschaftliche Grundlagen gelegt und gemeinsam mit der Industrie Anwendungspotentiale identifiziert werden. Es sollen beispielsweise innere Strömungsquerschnitte mechanisch variiert und damit das Dämpfungsverhalten eingestellt werden. Das Fraunhofer LBF gestaltet diese funktionalisierten Einheitszellen für serientaugliche, programmierbare Materialien. Darüber hinaus werden gemeinsam mit anderen Fraunhofer-Instituten Fertigungsverfahren zur Realisierung der Einheitszellenverbünde auf verschiedenen Größenskalen entwickelt, um perspektivisch eine serientaugliche Marktfähigkeit zu garantieren.

AK
2.11.20

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