Bionik mit zellularen Metallen

Die Bionik beschäftigt sich mit dem Übertragen von Phänomenen der Natur auf die Technik (siehe auch Wikipedia zum Thema Bionik). Anders ausgedrückt wollen wir mit Hilfe der Natur technische Probleme lösen. Im Kapitel Bionik werden dazu entsprechende Beispiele aus Natur und Technik näher erläutert. Ein Blick zurück in die Geschichte der Menschheit zeigt, dass schon Leonardo Da Vinci sich dieses Konzeptes – die Natur diente als Vorbild für technische Anwendungen (Vogelflug als Vorbild für Flugmaschinen) – bediente.

Der Begriff der Bionik ist ein sogenanntes Kofferwort aus Biologie und Technik und mit dem Namen Werner Nachtigall eng verbunden. Seine Bücher bilden heute noch die grundlegenden Kenntnisse im Bereich der Bionik. Werner Nachtigall definierte den Begriff der Bionik wie folgt: „Bionik als Wissenschaftsdisziplin befasst sich systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen, Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme. Dazu gehören auch Aspekte des Zusammenwirkens belebter und unbelebter Teile und Systeme sowie die wirtschaftlich-technische Anwendung biologischer Organisationskriterien.“

Die Natur bietet viele Beispiele von angepassten zellularen Strukturen, die sich heutzutage mit Metallschäumen für den angepassten Leichtbau anbieten.

Aluminiumwerkstoffe

Aluminium und seine Legierungen werden bzw. sind heutzutage - neben Stahl - eine der am weitesten verbreitesten Werkstoffe. Gerade in den Bereichen der Gießereitechnik, der thixotropen Herstellungsverfahren und der Umformtechnik spielt dieses Material seine Stärken aus.

Forschungsschwerpunkte:

- Pulvermetallurgie von Aluminiumlegierungen
- Viskosität von teilerstarrten Aluminiumschmelzen

Magnesiumwerkstoffe

Magnesium und Magnesiumlegierungen zeigen heutzutage immer noch das größte Potential zur Gewichtseinsparung im Automobilbau. Im Bereich der metallischen Konstruktionswerkstoffe ist er mit einer Dichte von 1,74 g/cm3 der leichteste.

Obwohl Magnesiumlegierungen die Forderungen nach geringem spezifischen Gewicht, guter Be‐ und Verarbeitung und großem Recyclingpotential vereinigen, steht die Anwendung immer noch weit hinter den konkurrierenden Aluminiumwerkstoffen zurück. Die Gründe hierfür sind einerseits im höheren Preis für das Primärmaterial (verstärkt durch das Fehlen eines Sekundärkreislaufes), eine eingeschränkte Palette von maßgeschneiderten Magnesiumwerkstoffen und ein z. T. fehlendes oder verlorengegangenes Know‐how bei der Be‐ und Verarbeitung zu sehen, andererseits bestehen immer noch Wissensbarrieren bei der werkstoffverarbeitenden und ‐anwendenden Industrie, die eine Substitution „konventioneller”︁ Werkstoffe durch Magnesiumlegierungen hemmen. Um einen größeren Markt für Magnesiumlegierungen zu erschließen, ist es nötig, das bestehende Legierungsspektrum zu erweitern und bestehende Produktionstechniken zu verbessern und neue Prozesstechnologien zu erschließen. Der vorliegende Beitrag gibt eine Übersicht über die etablierten Verfahren der Verarbeitung von Aluminium und Magnesiumlegierungen und zeigt neue Perspektiven auf.

Stahlwerkstoffe