Mehr Intelligenz für Industrie und Alltag

Das große Potential smarter Materialien wie Formgedächtnislegierungen ist längst nicht ausgeschöpft. Mit der Power von mittlerweile 150 Netzwerk-Mitgliedern will die Zwanzig20-Initiative "smart3" das ändern – Zeit für eine Zwischenbilanz.

Bei smart3 ergänzen sich technischer Sachverstand und kreative Ideen perfekt. Ingenieure und Designer arbeiten hier eng zusammen – zum Beispiel wenn es um die Verbesserung der Raumakustik in Konzertsälen und Probenräumen geht.

Hand auf einer intelligenten Oberfläche

Intelligente Oberflächen: Aufgrund smarter Materialien wie Formgedächtnislegierungen können Oberflächen auf Berührung oder Schall reagieren und damit bestimmte Funktionen erfüllen. 

Paula van Brummelen

Im Projekt „SoundAdapt“ sind Designer der Kunsthochschule Berlin-Weißensee, Akustikunternehmen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU beteiligt. Gemeinsam entwickeln sie adaptive Oberflächenmodule, mit denen die Raumakustik den jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann.

Laut einer Befragung im Rahmen des Projekts wünschen sich 97 Prozent aller Musiker eine akustische Verbesserung ihrer Probenräume. Dabei geht es vor allem darum, den Schall zu absorbieren. Das „SoundAdapt“-Team hat bewegliche Waben mit Formgedächtnislegierungen entworfen, die sich dem Resonanzvolumen von Tönen anpassen und entsprechend öffnen oder schließen können. Während sich die Ingenieure um die technische Perfektion kümmern, haben die Designer verschiedene Modulformen entwickelt, von denen eine jetzt als Prototyp gebaut wird.

Vorbeugen statt Fallen

Auch im Projekt „Smart Frame +“ arbeiten Designer und Ingenieure zusammen. Sie wollen ultraleichte Fahrradrahmen aus Faserverbundwerkstoffen wie Carbon- oder Glasfasern sicherer machen. Den Rahmen ist die Ermüdung oft nicht anzumerken. Stattdessen kommt es zum Spontanversagen, also zum plötzlichen Bruch.

Fahrrad-Demonstrator

Sicherer Rahmen: Dieser Demonstrator zeigt, wie Radfahrer mit Hilfe von Sensoren und Aktoren aus Piezo-Keramiken vor einer Bruchgefahr des Rahmens gewarnt werden können.

Sascha Linke, Halle

Um das zu vermeiden, will das „Smart Frame+“-Team Piezokeramiken als Sensoren in die Faserverbundwerkstoffe des Rahmens integrieren. Gleichzeitig sollen Aktoren in den Lenkergriffen verbaut werden, die Gefahren durch Vibration anzeigen. Vier mittelständische Sportgeräte-Unternehmen, zwei Fraunhofer-Institute sowie Industriedesigner der Burg Giebichenstein Halle sind an diesem Projekt beteiligt. Sie haben bereits einen Fahrrad-Demonstrator für Tests gebaut. Ihre Innovationen sollen vor allem bei Kinder- und Jugendfahrrädern für mehr Sicherheit sorgen. Die Technologie ist aber auch auf Rollatoren oder Rollstühle übertragbar.

Industriell anwenden – spielerisch ausprobieren

Piezo-Keramiken können zudem bei industriellen Produktionsprozessen sehr hilfreich sein. Ingenieure wollen sie einsetzen, um beispielsweise den Werkzeugverschleiß bei der Verarbeitung von Werkstoffen zu verringern, Zerspanungsprozesse zu optimieren oder die Schweißqualität zu verbessern. Smarte Materialien wie Formgedächtnislegierungen können auch die Ventiltechnik verbessern. Sie sorgen dafür, dass Ventile in Millisekunden reagieren, sich öffnen oder schließen. Schrauben aus solchen Legierungen sind für medizinische Implantate in der Zahntechnik oder Orthopädie geeignet, da sie sich dem Körper besser anpassen und leichter wieder zu entfernen sind.

Kinder in der Forschungswerkstatt

Mini-Labor: In der „Forschungswerkstatt smart materials“ in den Technischen Sammlungen Dresden lernten Kinder mit spielerischen Experimenten intelligente Materialien kennen.

Sascha Linke, Halle

Die Einsatzmöglichkeiten für intelligente Materialien sind vielfältig. Um diese einer breiten Öffentlichkeit zu vermitteln, nutzen die Partner des Projekts „smart materials satellites“ künstlerische und experimentelle Methoden. In interaktiven Ausstellungen wie der „Forschungswerkstatt smart materials“ können bereits Schüler intelligente Materialien kennenlernen und selbst ausprobieren. Die Ausstellung soll nun als mobiles Labor auf Reisen gehen. Federführend sind hier unter anderem die Technischen Sammlungen Dresden und die Stiftung Bauhaus Dessau, die sich ebenfalls im Netzwerk engagieren. Auch im kommenden Jahr wollen die smart3-Partner weiter an der Akzeptanz und dem praktischen Einsatz smarter Materialien arbeiten. Des Weiteren entwickeln sie bereits Zukunftsstrategien für die Zeit nach 2020.

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