Neu: Smarter Stahl

Forschern der Universität Kassel ist es gelungen, einen smarten Stahl zu entwickeln, der auch in großen Dimensionen mit guten Eigenschaften kostengünstig herstellbar ist. Dies eröffnet neue Wege zum Einsatz in der Baubranche.

Smarte Materialien wie Formgedächtnislegierungen werden bislang überwiegend in Form von kleinen Bauteilen eingesetzt, wo sie z. B. in der Biomedizintechnik in Form von Gefäßstützen, sogenannten Stents, bereits vielen Menschen das Leben retten. Eine Nutzung der Möglichkeiten dieser Legierungen ist auch für das Bauwesen attraktiv. Die Kosten der bisher verfügbaren Legierungen sind jedoch für einen kostenrationellen Einsatz zumeist zu hoch. „Stähle, wissenschaftlich korrekter ausgedrückt Eisenbasis-Legierungen, mit Formgedächtniseffekt sind eine vielversprechende Alternative zu den bestehenden Legierungen, da sie kostengünstig herzustellen sind“, so der Werkstoffwissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf von der Universität Kassel.

Den Forschern gelang es über geeignete chemische Modifikationen eine dieser Legierungen für neue Anwendungen im Bauwesen zu qualifizieren. „Anwendungen im Bauwesen werden erheblich profitieren. Der smarte Stahl wird es erlauben, Brücken und Bauwerke in gefährdeten Regionen vor Schädigung und Zerstörung durch Erdbeben oder auch durch hohe Verkehrslasten zu schützen“, ist sich Prof. Niendorf sicher. „Wesentlich ist ihr erhebliches pseudoelastisches Dämpfungsvermögen, das die Lasten entsprechender kritischer Ereignisse deutlich reduziert und so die Bauwerke schützt." Es laufen bereits intensive Gespräche mit den Kasseler Kollegen des Bauingenieurwesens, das neue smarte Material zielgerichtet einzusetzen. Mit dem Projekt SmartCon unter Federführung von Prof. Dr. Bernhard Middendorf (Fachbereich Bauingenieurwesen) ist ein weitergehendes Forschungsprojekt initiiert.

Formgedächtnislegierungen basieren auf einer sogenannten martensitischen Umwandlung, welche vollständig reversibel ist. Nach einer Verformung kehren sie bei Erwärmung in ihre alte Form zurück, was ihnen ihren Namen verliehen hat. Die Suche nach neuen Formgedächtnislegierungen gehört zu den Forschungsschwerpunkten von Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf. Er hat seit 2015 eine Professur für Metallische Werkstoffe an der Universität Kassel inne. Neben den Formgedächtnislegierungen forscht er an Gegenständen aus dem 3D-Drucker, in beiden Fällen ist die Bewertung der Eigenschaften und der Zuverlässigkeit der realisierten Werkstoffe wesentlicher Bestandteil der Forschung.