ETH erforscht Materialien der Zukunft

Leichtbaustrukturen in Sandwichbauweise. Die Kerne dieser Verbundmaterialien enthalten ein Fachwerk aus Carbonstäben. Durch die Anordnung der Stäbe kann das Material für bestimmte Anwendungen massgeschneidert werden. Bild ETH Zürich / Christoph Karl, CMASLab

Im Laboratory of Composite Materials and Adaptive Structures der ETH Zürich werden extrem leichte, robuste und anpassbare Sandwichstrukturen entwickelt. Sie werden unter anderem beim EU-Raumfahrtprojekt ALTAIR benötigt.

 

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der ETH ist den Materialien der Zukunft auf der Spur. «Unsere Philosophie ist es, moderne Verbundmaterialien für adaptive Systeme zu entwickeln und dabei die strukturelle Effizienz zu optimieren», wird Forschungsleiter Paolo Ermanni in der Mitteilung der ETH zitiert. Gesucht werden Materialien, die extrem leicht und dabei gleichzeitig robust und anpassbar sind. «Aufgrund ihrer hohen Steifigkeit und Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht benutzt man für Leichtbaustrukturen häufig die Sandwichbauweise», erläutert Forschungsgruppenmitglied Christoph Karl. «In unserer Forschung entwickeln wir hochleistungsfähige Sandwichverbunde aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen.» Dabei werden die beiden dünnen Deckenschichten von einem Fachwerk aus Carbonstäben zusammengehalten. Diese Stäbe können gezielt auf die äusseren Lasten ausgerichtet werden. Das Material bringt pro Kubikmeter gerade 30 Kilogramm auf die Waage. «Damit sind unsere Materialien besonders für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt interessant, wo strukturelle Effizienz von entscheidender Bedeutung ist», erläutert Karl. Die neuen Strukturen sollen im Rahmen des EU-Raumfahrtprojekts ALTAIR Anwendung finden.

Darüber hinaus forschen die Wissenschaftler an Techniken, mit denen sich Sandwichstrukturen im Gebrauch verformen lassen – etwa, um die Aerodynamik von Rennwagen an Geschwindigkeit und Kurvenlage anpassen zu können. Die ETH-Ausgründung 9T Labs beschäftigt sich mit der Entwicklung von 3D-Druckverfahren, die auch kleineren Firmen die Fertigung der Carbonteile ermöglichen.