smago! INFORMIERT
Die Material-Revolution: Was hinter Composites steckt!

Composites: Lernen von der Natur +++ Wo werden Composites eingesetzt? +++

Man kennt es von Autos:. Idealerweise sollten diese leicht und zugleich stabil sein. Dies trifft aber auch für andere Geräte und Komponenten zu, wie beispielsweise Smartphones oder Laptops. Materialien wie Stahl oder Aluminium stoßen hier oft an ihre Grenzen: Stahl ist zwar extrem robust, aber auch sehr schwer. Aluminium ist leicht, verbiegt sich unter großer Last aber schnell. Moderne Entwicklungen schufen daher sogenannte Composites.

Als Composites bezeichnet man Verbundwerkstoffe, also Materialien, die aus mindestens zwei unterschiedlichen Rohstoffen zusammengesetzt werden. Hierbei verbindet man diese, ohne dass sie sich ineinander auflösen. Auf diese Weise entsteht ein neues Material, das die Eigenschaften der Ausgangsstoffe in sich vereint und Eigenschaften erhält, die keiner der Ausgangsstoffe allein besitzen könnte.

Meistens besteht so ein Verbund aus zwei Hauptteilen: einem Grundstoff, dem sogenannten Harz, und verstärkenden Fasern wie Carbon, Glasfaser oder Hanf, die in dieses Harz eingebettet werden. Das Harz sorgt für die Form und schützt die Fasern vor äußeren Einflüssen. Die Fasern wiederum, häufig aus reißfester Kohlefaser, fangen die Kräfte ab, die auf das Bauteil wirken. Die so entstandenen Composites sind leicht, können aber trotzdem starken Belastungen standhalten, ohne zu brechen oder sich zu verformen.

Composites: Lernen von der Natur

Wie häufig in der Geschichte der Menschheit wird auch hier die Natur als Vorbild genommen. Betrachtet man einen Baum oder Knochen, wird deutlich, dass er besonders an den Stellen dick ist, wo die höchste Belastung liegt. Eben dieses Prinzip machen sich Hersteller von Composite zunutze.

Wo in der Vergangenheit große Fasermatten übereinander gelegt und verklebt wurden, nutzt man heute moderne Stickmaschinen. Die Kohlefasern werden wie mit Nadel und Faden an den Stellen aufgestickt, wo das fertige Bauteil später am meisten Belastung aushalten muss. Wo keine oder geringere Kräfte wirken, spart man sich das Material. So entstehen maßgeschneiderte Composites, die ideal und individuell auf ihre Einsatzgebiete abgestimmt sind. Dies spart Platz, Material und überdies Gewicht. Darüber hinaus ist der Prozess besser für die Umwelt, da kaum Reste oder Verschnitt entstehen und entsorgt werden müssen.

Wo werden Composites eingesetzt?

Aufgrund ihres geringen Gewichts und der hohen Belastbarkeit, findet man Composites mittlerweile in fast allen Bereichen unseres Alltags und in der Industrie. Im klassischen Maschinenbau beispielsweise sorgen sie dafür, dass sich Roboterarme schneller und präziser bewegen können. Denn weniger Gewicht bedeutet weniger Masse, die man abbremsen und wieder beschleunigen muss. Das spart Energie und Zeit.

In der Luftfahrt und beim Automobilbau setzt man ebenfalls vermehrt auf Composites, denn Gewicht ist hier wesentlich, was Verbrauch und Reichweite angeht. In der Medizin findet man moderne Prothesen, die sich leicht und flexibel, und damit viel natürlicher anfühlen. Hier kommt die organische und ästhetische Formung von Composites voll zur Geltung. Darüber hinaus profitiert man von der Dämpfung des Materialverbundes, die in geringerem Verschleiß resultiert.

Die Herstellung solcher High-Tech-Produkte ist sehr aufwendig und datenin­ intensiv. Denn vom ersten Entwurf am Computer über das Sticken der Fasern bis hin zur Kontrolle müssen unzählige Daten erfasst und überwacht werden. Auch hier setzt man häufig auf Innovation: Intelligente Dokumentenverarbeitung statt Texterkennung beschleunigt und vereinfacht Prozesse.

Auf diese Weise entsteht ein Produkt, das das Bauen und Formen verändert hat und Formen erlaubt, die früher unmöglich umsetzbar gewesen wären.