Ausstellung im Haus der Wissenschaft gibt Einblicke in die Arbeit Bremer Werkstoffforscher

Materialien für alle Fälle

Sie entwickeln neue Werkstoffe, untersuchen, was Ingenieure von Pflanzen wie dem Rhabarber lernen können, und erforschen die Wirkung winziger Teilchen, sogenannter Nanopartikel, auf Lebewesen: Die Reihe der Fragen und Aufgaben, denen sich Wissenschaftler zahlreicher Bremer Forschungseinrichtungen im Zusammenhang mit unterschiedlichen Materialien widmen, ist lang. Einen Einblick in ihre Arbeit vermittelt eine Ausstellung im Haus der Wissenschaft, Sandstraße 4/5, die morgen um 19 Uhr eröffnet wird. Ihr Titel: „Einfach wissenswert: Material“.
03.02.2015, 00:00
Lesedauer: 4 Min
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Materialien für alle Fälle
Von Jürgen Wendler
Materialien für alle Fälle

Beim sogenannten Sprühkompaktieren wird flüssiges Metall auf eine Unterlage aufgesprüht. Das Verfahren wird unter anderem genutzt, um Bolzen und Ringe herzustellen.

Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT

Sie entwickeln neue Werkstoffe, untersuchen, was Ingenieure von Pflanzen wie dem Rhabarber lernen können, und erforschen die Wirkung winziger Teilchen, sogenannter Nanopartikel, auf Lebewesen: Die Reihe der Fragen und Aufgaben, denen sich Wissenschaftler zahlreicher Bremer Forschungseinrichtungen im Zusammenhang mit unterschiedlichen Materialien widmen, ist lang. Einen Einblick in ihre Arbeit vermittelt eine Ausstellung im Haus der Wissenschaft, Sandstraße 4/5, die morgen um 19 Uhr eröffnet wird. Ihr Titel: „Einfach wissenswert: Material“.

Das Bemühen, neue Wege bei der Entwicklung von Materialien aufzuzeigen und dabei von der Natur zu lernen, ist an der Hochschule Bremen besonders stark ausgeprägt. Dort spielt die Bionik eine zentrale Rolle. In diesem Kunstwort stecken die beiden Begriffe Biologie und Technik. Mitarbeiter der Hochschule haben sich in den vergangenen Jahren unter anderem mit der Funktionsweise von Rhabarberstängeln befasst. Ihre Rinde besteht aus Faserbündeln, und in ihrem Innern befinden sich Leitbündel für den Wasser- und Nährstofftransport. Dank der Verbundstruktur können solche Stängel viel Energie aufnehmen, wenn beispielsweise dagegen geschlagen wird. Außen ist der Stängel eher steif, innen dehnbar.

Dass die Frage, wie Materialien reagieren – etwa bei einem Zusammenprall –, für Autobauer wichtig ist, liegt auf der Hand. Von der Materialforschung profitieren aber auch andere, für das kleinste Bundesland ebenfalls wichtige Industriezweige, darunter der Schiff- und Flugzeugbau sowie die Raumfahrtindustrie. Das Verständnis der Eigenschaften von Materialien ist eine Sache, deren Herstellung und Verarbeitung eine andere. Eine Methode, die von Bremer Experten schon seit vielen Jahren intensiv erforscht wird, ist das sogenannte Sprühkompaktieren. Teile wie Bolzen oder Ringe werden am Institut für Werkstofftechnik auf dem Campus der Universität Bremen nicht gegossen, sondern auf eine Unterlage aufgesprüht. Das flüssige Metall strömt aus einer Öffnung in eine Düse und wird zerstäubt. Auf diese Weise entstandene Teile haben den Vorteil, dass sie eine besonders homogene Struktur besitzen. Die Wissenschaftler experimentieren mit metallischen Werkstoffen aus verschiedenen Elementen, das heißt mit Legierungen. Praktische Bedeutung hat das Sprühkompaktieren unter anderem bei der Herstellung von Zylinderlaufbuchsen für den Automobilbau.

Von Keramik sprechen Werkstoffexperten immer dann, wenn es um chemische Verbindungen aus mindestens zwei Elementen geht, die zudem eine Reihe besonderer Eigenschaften aufweisen. So besitzen keramische Werkstoffe eine kristalline Struktur. Das bedeutet: Ihre Atome und Moleküle sind gleichmäßig angeordnet. Dies macht sie fest und langlebig. Bei der Ausstellung im Haus der Wissenschaft wird auch die Arbeit von Wissenschaftlern der Universität Bremen vorgestellt, die Keramikkacheln für den Einsatz in Brennkammern von Gasturbinen entwickelt haben.

Das Spanen, das heißt das Abtrennen von überflüssigem Material, etwa bei der Herstellung von Formen, steht im Mittelpunkt der Arbeit im Labor für Mikrozerspanung an der Universität Bremen. Dessen Mitarbeiter befassen sich unter anderem mit Stahlformen, wie sie für die Massenfertigung von optischen Bauteilen wie Kameralinsen benötigt werden. Solche Formen werden mit dem benötigten Material, das heißt zum Beispiel Kunststoff, gefüllt. Weil bei den Kameras von Handys das Objektiv sehr flach sein muss, werden sogenannte asphärische Linsen verwendet. Während herkömmliche Linsen einfach gewölbt sind beziehungsweise einem Abschnitt einer Kugeloberfläche (Sphäre) entsprechen, ist dies bei den asphärischen Linsen nicht der Fall. Ihre Krümmung ist komplizierter, und entsprechend aufwendig ist die Herstellung der Formeinsätze. Computer steuern dazu Schneidewerkzeuge mit Diamanten.

Auch zur Herstellung von Reflektoren, wie sie zum Beispiel bei den Rückleuchten von Autos zu finden sind, werden Formeinsätze verwendet. Und auch dort ist der Herstellungsaufwand wegen der besonderen Eigenschaften – der Reflektor besteht aus vielen Facetten – sehr hoch. Das heißt: Eine Vielzahl von Stahlstiften mit besonders gestalteten Oberflächen muss für die Form wie bei einem Puzzle nebeneinander platziert werden. Um aufgrund von Ablagerungen unbrauchbar gewordene Formen wieder nutzbar zu machen, haben die Forscher ein spezielles Polierverfahren entwickelt. Ein Polierwerkzeug behandelt einzelne Facetten. Betrieben wird es von einem rechnergesteuerten Roboter.

Das Bestreben, möglichst feine Strukturen zu schaffen oder winzige Teilchen zu nutzen, ist mit dem Schlagwort Nanotechnologie verbunden. Ein Nanometer ist ein milliardstel Meter beziehungsweise ein millionstel Millimeter. Nanoteilchen spielen schon seit einiger Zeit auch im Alltag eine große Rolle. So sind Nanoteilchen aus Silber unter anderem in Socken, Wischtüchern und Kosmetika zu finden. Hier machen sich die Hersteller die Eigenschaft von Silber zunutze, Bakterien abzutöten. In Socken sorgt das Nanosilber dafür, dass die Entstehung unangenehmer Gerüche eingedämmt wird. Der typische Schweißgeruch entsteht dadurch, dass Bakterien Bestandteile des dünnflüssigen Sekrets zersetzen, das die Schweißdrüsen absondern. Umweltforscher der Universität Bremen gehen der Frage nach, was geschieht, wenn Nanopartikel von Lebewesen aufgenommen werden.

Die Ausstellung „Einfach wissenswert: Material“ im Bremer Haus der Wissenschaft, Sandstraße 4/5, dauert bis zum 4. April. Das Haus ist montags bis freitags von 10 bis 19 und sonnabends von 10 bis 14 Uhr geöffnet.

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