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Neuartiger Stahl mit Trampolin-Effekt
 

Entwicklung der Uni Kassel könnte unter anderem Lebensdauer von Brücken verlängern

Stahl ist ein relativ preiswerter Baustoff. Doch er hat einen Nachteil: Unter großen, ständig wechselnden Belastungen – etwa durch den Schwerlastverkehr – wird er spröde und ermüdet. Zuletzt hat das in der Region eine langwierige Reparatur der Stahlfachwerkskonstruktion der Bergshäuser Brücke erforderlich gemacht. Forscher der Universität Kassel haben jetzt in einem Kooperationsprojekt einen neuartigen Stahl entwickelt, der gewissermaßen elastisch und gleichzeitig dämpfend auf wiederkehrende Belastungen reagiert – ähnlich dem Effekt beim Trampolinspringen.

 

Diese Entwicklung könnte perspektivisch die Sanierung und den Neubau von Brücken revolutionieren, dazu beitragen, hohe Gebäude erdbebensicherer zu machen und dem Stahlbau neue Anwendungsfelder eröffnen.

 

Immer zurück zu alter Form
Das Geheimnis des neuartigen Stahls verberge sich hinter der Legierungszusammensetzung der verwendeten Metalle, der speziellen Wärmebehandlung bei unterschiedlichen Temperaturen und der Bildung von Nano-Partikeln erläutert Doktorand Malte Vollmer. Er hat unter Leitung von Prof. Dr. Thomas Niendorf vom Institut für Werkstofftechnik und Metallische Werkstoffe maßgeblich das Projekt zu der sogenannten Formgedächtnislegierung bearbeitet. Formgedächtnislegierungen, die nach wechselnder Belastung immer wieder zu ihrer alten, gewünschten Form zurückfinden, gibt es bereits. Sie werden beispielsweise für Gefäßstützen (Stents) in der Biomedizin verwandt. Diese Strukturen bestehen häufig aus NickelTitan-Verbindungen. Ihr Nachteil: Sie sind sehr teuer und eignen sich nur für kleinteilige Konstruktionen.

 

Den Kasseler Forschern ist es nun gelungen, einen relativ günstigen, elastischen Formgedächtnis-Stahl herzustellen. Seine Legierung enthält neben Eisen zusätzlich Mangan, Aluminium, Nickel und eine Prise Titan. „Unser Stahl lässt sich normal verarbeiten und ist nicht teurer als bestimmte Edelstähle“, sagt Professor Niendorf. „Man kann damit auch sehr große Bauteile anfertigen. Das ist ein wesentlicher Durchbruch.“ Mit den Partnern dieses Projekts habe man damit weltweit einen Forschungsvorsprung erarbeitet. Die mit diesem neuen Stahl errichteten Brücken würden deutlich länger halten als herkömmliche Bauwerke, weil sie häufige Belastungswechsel besser abfedern, erklärt der Wissenschaftler. Man habe schon einige Anfragen aus der Industrie erhalten.

 

Niendorf plant schon ein neues interdisziplinäres Projekt, um den neuartigen Stahl marktfähig zu machen. Ziel sei es, dieses Vorhaben langfristig in ein umfangreiches Projekt, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, einzubetten.

 

HNA, 05.0.2019 von Peter Dilling