Warum bricht Glas, beult Stahlblech und ist Keramik spröde?
Wie würden wir uns in einem Flugzeug fühlen, wenn man sich nicht auch in kritischen Situationen auf die Festigkeit der Tragflächen verlassen könnte? Oder hielten wir uns gerne im obersten Stockwerk eines "Wolkenkratzers" auf, wenn nicht klar wäre, dass er auch in dieser Höhe dem Wind standhält? Die Eigenschaften moderner Werkstoffe zu ermitteln, zu verstehen und zu optimieren - ist oft überlebenswichtig!Härte, Verformbarkeit, Verfestigungsvermögen, Schadenstoleranz und Bruchverhalten von Werkstoffen untersuchen wir mit einer Fallvorrichtung. Wir vergleichen die unterschiedliche Beschaffenheit der Werkstoffe und ihr Verhalten bei unterschiedlichen physikalischen Bedingungen.
"Das Bessere ist der Feind des Guten" - nach diesem Motto sind Forscher ständig auf der Suche nach Werkstoffen, die fester, leichter oder temperaturbeständiger sind. Eine Möglichkeit der Optimierung besteht darin, unterschiedliche Werkstoffe miteinander zu kombinieren. Dank der Erfindung solcher Verbundwerkstoffe können Rumpf und Flügel der Flugzeuge heute erheblich leichter gebaut werden. Keramische Schutzschichten in Flugtriebwerken ermöglichen vielleicht schon bald höhere Temperaturen und damit größere Fluggeschwindigkeiten bei geringerem Energieverbrauch, was wiederum zu geringerem Schadstoffausstoß führen wird. Auch beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre schützt Keramik das Space Shuttle vor zu hohen Temperaturen.
Gibt es gute und schlechte Materialien? Wie kann man ihre Eigenschaften erkennen und das Beste daraus machen?
"Wie stelle ich fest, wie hart z.B. Stahl ist? Mit einem Hammer darauf schlagen oder die Probe aus einer bestimmten Höhe fallen lassen? Was ist härter als Stahl, womit lässt sich Stahl bearbeiten? Am Besten wäre eigentlich ein Stoff, der weder bricht, noch Kratzer bekommt. Aber ob sich so etwas entwickeln lässt?"
Weitere Informationen: Warum ist die Werkstoffforschung oft Motor für technischen Fortschritt?