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Elektromobilität, Materialien, Bionik, Medizintechnik, Erneuerbare Energien, Universität, Wissenschaft

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fraunhofer Das Dröhnen bei einer Autobahnfahrt kann nervtötend sein. Oftmals versteht man weder die Fahrgäste auf dem Rücksitz noch das Pianissimo im Autoradio. Doch tatsächlich kann man Fahrzeugen die störenden Vibrationen austreiben. Blitzschnell, flexibel und selbstständig passen sich »Smart Materials« an wechselnde Bedingungen an. Die Fraunhofer-Allianz Adaptronik will gemeinsam mit Industriepartnern noch mehr Schwung in die Entwicklung neuer Produkte bringen.

Smart materials sind intelligente Materialien mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten – nicht nur für den Automobilbau, sondern auch für den Maschinenbau oder die Elektronikindustrie. Die Schwingungen im Auto sind nur eines von vielen Beispielen. Die Forscher setzen dafür Piezo-Keramiken ein, ein Material, das elektrische Energie in Bewegung und umgekehrt Erschütterungen in elektrische Energie umwandelt. Derzeit testen sie in einem VW-Passat Piezo-Lager, die zwischen dem Fahrgestell und einem darauf sitzenden Metallrahmen der Karosserie befestigt werden. Normalerweise werden dafür Gummielemente verwendet, doch die schlucken die störenden Schwingungen nicht optimal. Erschütterungen und Vibrationen sind deshalb als Lärm im Auto zu hören. Die Piezo-Lager hingegen werden elektronisch exakt so angesteuert, dass sie sich den störenden Vibrationen entgegen stemmen. Damit neutralisieren sie quasi die Erschütterungen. Im Auto bleibt es ruhig.

Den umgekehrten Weg gehen die Forscher in einem anderen Projekt. Darin entwickeln sie Piezo-Elemente, die feinste Schwingungen von Bauwerken, etwa vielbefahrenen Brücken, in elektrische Energie wandeln. Künftig sollen damit kleine Sensoren versorgt werden, die den Zustand der Brücke überwachen und Schäden per Funk an eine Zentrale melden.

Doch nicht nur Piezo-Keramiken können »smart« sein. Ein alternatives Material, mit dem sich die Fraunhofer-Forscher befassen, sind »magneto-rheologische Flüssigkeiten«. Diese enthalten winzige Partikel, die sich in einem Magnetfeld zu festen Ketten anordnen. Die Flüssigkeit erstarrt. Je nach Stärke des Feldes ist die Flüssigkeit fest, zäh oder dünnflüssig. Die Allianz-Partner haben daraus eine Sicherheitskupplung für Maschinen entwickelt – für Fahrzeugantriebe oder auch Fräsmaschinen. Während des Betriebs ist die Flüssigkeit erstarrt. In diesem Zustand verbindet sie Antriebswelle und Fräskopf fest miteinander. Drückt man den Notaus-Knopf, schaltet sich das Magnetfeld ab. Die Substanz verflüssigt sich wieder. Die Antriebswelle dreht frei. Der Fräskopf steht.

Bild: An einem VW-Passat testen Wissenschaftler Piezo-Lager, die zwischen dem Fahrgestell und einem darauf sitzenden Metallrahmen der Karosserie befestigt sind.


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