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Smart Materials & Coatings

Schlüsseltechnologie auf dem Vormarsch

Eine Reduzierung des Energie- und Materialbedarfs wird für nahezu alle Industriebranchen zum Muss, um wirtschaftlich zu bleiben. Neue Werkstoffe und Herstellungsprozesse machen die Fertigung immer leichterer Bauteile in nie dagewesener Qualität möglich.

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Schlüsseltechnologie auf dem Vormarsch

Eine Reduzierung des Energie- und Materialbedarfs wird für nahezu alle Industriebranchen zum Muss, um wirtschaftlich zu bleiben. Neue Werkstoffe und Herstellungsprozesse machen die Fertigung immer leichterer Bauteile in nie dagewesener Qualität möglich.

So klein und schon so clever

Um smart zu sein, braucht es nicht unbedingt einen Schaltkreis. Intelligente Werkstoffe ermöglichen eine Vielzahl neuer Anwendungen, die unser Leben erleichtern oder Prozesse beschleunigen. Beschichtungen mit Nanotechnologie machen aus Alltäglichem smarte Materialien.

In der Smart Factory der Industrie 4.0 überwachen und steuern sich Maschinen gegenseitig. Möglich ist dies durch Sensoren, die ständig Daten sammeln und zur Verfügung stellen. Aber wie wäre es, wenn dafür gar keine Sensoren mehr nötig wären? Wenn Werkstoffe selbst sensorische Eigenschaften hätten, sie zu intelligenten Werkstoffen würden?

An dieser Idee forschen Wissenschaftler seit Längerem auf dem Gebiet der Nanotechnologie. Intelligente Werkstoffe, die unterschiedlich reagieren, je nachdem, welchen Belastungen sie ausgesetzt werden – das ist das Ziel. Sogenannte Smart Materials haben in den letzten Jahren rasant an Bedeutung gewonnen und stehen vielfach bereits in oder unmittelbar vor der industriellen Anwendung.

Smart Materials messen und agieren gleichzeitig

Der Vorteil: Intelligente Werkstoffe lassen sich von außen beeinflussen und besitzen gleichzeitig aktorische wie sensorische Eigenschaften. Das heißt, sie setzen elektrische Signale in mechanische Bewegung oder andere physikalische Größen (z. B. Druck oder Temperatur) um und messen zugleich die Veränderung.

So lassen sich extrem kompakte und intelligente Systeme aufbauen, vor allem im mechatronischen Bereich. In Bezug auf Energieeffizienz, Bauraum und Kosten sind sie konventionellen Antrieben wie Elektromotoren, Hydraulik oder Pneumatik oftmals überlegen.

Formgedächtnislegierungen etwa sind intelligente Werkstoffe, die nach einer mechanischen Veränderung wieder ihre ursprüngliche Form annehmen.

Architekten nutzen diese Eigenschaft beispielsweise, um Fassaden zu beschatten: Temperatursensible Drähte sorgen dafür, dass sich bei direkter Sonneneinstrahlung kleine Schirmchen öffnen. Ziehen Wolken auf, schließen sie sich automatisch wieder.

Rosige Zukunftsaussichten für intelligente Werkstoffe

Andere Oberflächenbeschichtungen verändern die aerodynamischen Eigenschaften von Bauteilen und sind daher in der Luft- und Raumfahrt besonders gefragt. Produktionsroboter nutzen magnetorheologische Elastomere, um die Festigkeit von vibrations- oder stoßdämpfende Unterlagen magnetisch und stufenlos zu verändern. Die Liste der Anwendungen lässt sich nahezu beliebig verlängern.

Smart Materials sind also ideal, um Zustände zu erfassen und gleichzeitig darauf zu reagieren. Mit klassischen Bauteilen lässt sich die Smart Factory deutlich schwerer konzipieren: Wachsende Funktionalität und Bauteilkomplexität bedeutet auch einen höheren Platzbedarf, mehr Energieverbrauch und größere Störanfälligkeit. Smart Materials hingegen implementieren Funktionalität direkt in die Bauteilstruktur – und bieten dadurch wesentlich mehr Möglichkeiten. Wo immer smarte Materialien eingesetzt werden, machen sie Technik weniger komplex und dadurch zuverlässiger sowie haltbarer: Der Nutzen ist offensichtlich, das Potenzial für die Zukunft enorm.

Was gestern noch als Science-Fiction abgetan wurde, ist heute zum Greifen nah. Auf der HANNOVER MESSE treffen Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen und legen gemeinsam den Grundstein für visionäre Produkte und Anwendungen. Werfen Sie mit Ihnen den Blick nach vorne: auf der Research & Technology , der internationalen Leitmesse für Forschung, Entwicklung und Technologietransfer.

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Höher, leichter, intelligenter

Smart Materials: Neue Klebstoffe denken mit. 3-D-Druck revolutioniert die Fertigung. Und Leichtbau eröffnet Ingenieuren mehr Flexibilität. Intelligente Werkstoffe und neue Herstellungsverfahren in der Industrie – zu sehen auf der HANNOVER MESSE.

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