Metalle falten: Alternative zu klassischen Gitterstrukturen

Ultrafeste metallische Strukturen, die leichter sind als Bauteile gleicher Form aus Kork, lassen sich nach dem Vorbild einer japanischen Papierffalte- und -schneidetechnik herstellen. Ingeneurinnen und Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology (MIT) schafften es, mit diesem alten Wissen extrem leichte Bauteile herzustellen, deren Eigenschaften – Steifigkeit und Flexibilität – einstellbar sind. Anwendungsgebiete sind die Luft- und Raumfahrt oder die Mobilität.

In einem modularen Verfahren werden dazu viele kleinere Bauteile geformt, gefaltet und zu 3D-Formen zusammengesetzt. Damit konnte das Team um Neil Gershenfeld weit größere Objekte herstellen als es bisher mit additiver Fertigung möglich war.

Bisher werden solche Bauteile in Gitterstrukturen ausgeführt, in deren Inneren sich zahlreiche Stege kreuzen, die Lasten aufnehmen und ein elastisches Grundgerüst für die Außenhaut bilden. Plattengitter, auf die die MIT-Forscher setzen, sind dagegen zelluläre Strukturen, die aus dreidimensionalen, sich überschneidenden Platten bestehen. Diese Hochleistungsstrukturen sind stärker und steifer als Fachwerkgitter. Der Zusammenbau der Komponenten gelang jedoch nur mit einem technischen Trick: Die Flächen, die miteinander verbunden werden sollen, sind extrem flach, sodass sie per Niet oder Schraube verbunden werden können.

Je nachdem, wie die Falten gestaltet werden, können einige Zellen so geformt werden, dass sie ihre Form behalten, wenn sie komprimiert werden, andere jedoch so modifiziert werden, dass sie sich in einem solchen Fall verbiegen, ohne zu brechen. Auf diese Weise können die Forscher genau steuern, wie sich verschiedene Bereiche der Struktur bei Belastungen verformen.

Mit ihrem Verfahren haben die Forscher Aluminiumstrukturen hergestellt, die dreimal so viel Kraft aushalten wie eine typische Aluminiumwelle. Außerdem haben sie drei großformatige, gefaltete Kunstwerke aus Aluminiumverbundwerkstoff gestaltet, die im MIT Media Lab ausgestellt sind. Obwohl sie jeweils mehrere Meter lang sind, dauert ihre Herstellung nur wenige Stunden.

Bild oben: Mit ihrer Methode haben die Forschenden Aluminiumstrukturen mit einer Druckfestigkeit von mehr als 62 kN, aber einem Gewicht von nur 90 kg pro Quadratmeter hergestellt.(Quelle: mit.edu)


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung

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