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Die WING-Konferenz 2005: Hightech hautnah

Adaptronik, Supraleiter, Piezo-Effekt, Nanotechnologie - sie alle dienen dazu, die Produktion eines Werkstoffes zu erleichtern und seine Eigenschaften zu beeinflussen. Über Trends und Zukunftsmusik der Werkstoffwissenschaften informierte die zweite WING-Konferenz in Aachen.
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Zentrales Thema der Veranstaltung "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft" (WING) waren Verbundstoffe. Schließlich haben viele der heutigen Forschungsprojekte zum Ziel, durch die Kombination von bisherigen Werkstoffen neue Materialien herzustellen, die eine größere Palette von Eigenschaften und damit neue Funktionen aufweisen.

Rund 450 Teilnehmer nutzten die Möglichkeit, sich über aktuelle Trends und Knowhow aus Materialforschung, Chemie und Nanowissenschaften zu informieren. Dabei bestand neben den zahlreichen Vorträgen zu Nanotechnologie in der Automobilbranche, intelligenten Werkstoffen, Schichten und Grenzflächen sowie Leichtbau und Mikroreaktionstechnik auch die Chance, viele der Materialien und Techniken in der begleitenden Ausstellung "Werkstoffwelten" aus nächster Nähe zu betrachten, anzufassen, auszuprobieren und sich erklären zu lassen.

Trends und Möglichkeiten

Und da gab es neben der Kaffeetasse, die durch Farbänderung vor ungenießbarer Kühle warnt, und dem Tennisschläger, der durch piezoelektronische Werkstoffe vor dem Tennisarm schützt, so manches Beispiel, das mehr ist als spielerische Zukunftsmusik. Ein gutes Beispiel: Leuchtdioden. Bis in die 1990er Jahre konnten LEDs durch die verarbeiteten Arsenide lediglich in den Grundfarben gelb und rot strahlen. Seit etwa fünfzehn Jahren gibt es durch den Einsatz von Nitriden auch blaue Vertreter – und damit wurden durch Kombination alle Farben möglich. LEDs sind nicht nur heller und kräftiger in ihrem Leuchten, sie sind auch wartungsfreier gegenüber Glühbirnen und weisen eine hohe Lebensdauer von bis zu zehn Jahren auf. Das verbilligt den Betrieb von beispielsweise Ampelanlagen, nicht zuletzt weil Leuchtdioden gerade mal zehn Prozent des Stroms herkömmlicher Leuchtmittel verbrauchen. Mit LEDs lassen sich aufwändige Lichteffekte ohne die übliche Wärmeproduktion bauen oder die Beleuchtung einfach auf eine gewünschte Stimmung einstellen.

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Keramikkugel | Kugeln aus Keramik sind robuster als Stahlkugeln, und das bei geringerer Dichte.
Eine der ältesten Kulturtechniken der Menschheit ist die Herstellung von Keramik, die seit über 24 000 Jahren praktiziert wird. Heute gehört sie zu den Hightech-Werkstoffen und wird anstelle von Ton aus Siliziumoxiden, Aluminiumoxiden oder Boroxiden hergestellt. Bei den olympischen Winterspielen 2006 in Turin wird erstmals eine aus Keramik gefertigte Anlaufspur für Skisprungschanzen eingesetzt, die den Athleten konstante Bedingungen ermöglich, wie sie bisher nicht immer gewährleistet werden konnten.

Ganz aktuell ist auch der Einsatz von CFK-Materialien (kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen) im Flugzeugbau: Der Rumpf des A-380 besteht zu 25 Prozent aus diesem Verbundstoff, der auf Grund seiner geringeren Dichte gegenüber dem bisher verbauten Aluminium wesentlich leichter ist. Darüber hinaus weisen CFK eine verbesserte Schwingungsfähigkeit auf, was auch die Wartungsintervalle verlängert und somit Fluggesellschaften eine Menge Geld spart. In Zukunft könnte in den Verbundstoff Aktuatorik- und Adaptronik-Technik integriert werden, die eine Art Selbstkontrolle durch Aufspüren von defekten Bauteilen ermöglichen. Die neuen Modelle von Airbus sollen mit bis zu 40 Prozent und in Zukunft der komplette Rumpf aus CFK gefertigt werden.

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Autokarosserie | Die Beschichtung von Autos mit Nanopartikeln macht sie schmutz- und wasserabweisend. Leichtbautechnik verringert den Krafstoffverbrauch.
In der Automobilbranche werden neue Werkstoffe schon lange eingesetzt. Neben LEDs, die in den Blinkern von Außenspiegeln verbaut sind, werden Magnesiumlegierungen eingesetzt, um Gewicht zu sparen. Das ist nicht zuletzt aus ökologischer Sicht interessant: Autos mit Leichtbauweise verbrauchen weniger Sprit und sind zudem wirtschaftlicher.

Die Nanotechnologie ist ein weiterer Forschungszweig, der allerdings noch fest in den Kinderschuhen steckt. In der Beschichtungsindustrie kommt sie aber bereits zum Einsatz: Wärmereflektierende Nanobeschichtungen auf Fenster- und Fassadenoberflächen sparen gegenüber herkömmlichen unbeschichteten Einzelglasscheiben bis zu achtzig Prozent Heizkosten ein.

Die Zukunft: ein weites Feld

Viele Möglichkeiten bieten die vorgestellten Technologien und daraus resultierenden Werkstoffe. Ein weiterer Unweltschutzaspekt: die Reduzierung der durch die durch die Technisierung ansteigende Lärmbelastung. Im Medizinsektor sind Behandlungsmethoden mit Nanotechnologie bei Tumoren denkbar. Die Sicherheit von Fahrzeugen kann durch intelligente Werkstoffe verbessert werden. Und nicht zuletzt sollen die neuen Werkstoffe bisherige umweltbelastende Materialien ersetzen.

Hinter all den Projekten steckt natürlich auch die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie. Denn neue Werkstoffe sind die Basis für wirtschaftlichen Erfolg und damit Arbeitsplätze. Aus diesem Grund fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung solcher Innovationen jährlich mit bis zu 400 Millionen Euro. Die Wirtschaft steuert zu jedem staatlichen Euro für die Forschung einen Euro bei. Und wenn daraus eine Produktion resultiert, erhöht es sich seitens der Industrie auf das Fünf- bis Zehnfache. Aus Sicht des BMBF liegt darin eine wichtige Hebelwirkung in der Förderung der Wissenschaft.

Schüler schnuppern Konferenzluft

Bernd Steingrobe vom Projektträger Jülich des Forschungszentrums dort hat die Organisation der WING geleitet. Ihm war es wichtig, durch die Kombination einer wissenschaftlichen Konferenz und der Ausstellung nicht nur die Fachleute anzusprechen. "Wir wollten damit zeigen, wie man vom Material bis zum Produkt kommt."

Auf der zweiten WING wurde daher auch erstmals eine Schülerveranstaltung im Rahmen einer Konferenz angeboten. Diese hatte zum Ziel, dem bestehenden Nachwuchsmangel in der Materialverarbeitenden Industrie zu begegnen "und somit bei den Schülern Interesse zu wecken". Bei den Schulen in und im Umkreis von Aachen stieß die Aktion auf große Resonanz: "Im Moment gehen wir von einhundertfünfzig bis zweihundert teilnehmenden Schülern aus."

"Wenn ich jetzt die Resonanz sehe, finde ich, dass wir genau den richtigen Weg gegangen sind", meint Steingrobe. Die Kinder und Jugendlichen mischen sich unter die gestandenen Wissenschaftler, schnuppern erstmals Konferenzluft und erfahren, wie wissenschaftliche Veranstaltungen funktionieren können. Und auch die Aussteller haben Spaß daran, den interessierten Schülern ihre Produkte erklären zu können, die ihnen im Gegenzug viele Fragen stellten. "Bedenkt man, dass es sich um keine Zwangsveranstaltung handelt, ist es fantastisch zu sehen, wie engagiert die Schüler sind", resümiert Steingrobe.
12.11.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 12.11.2005

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