Werkstoffe

Keramikfasern eingebettet in eine Titanlegierung (Falschfarbenbild). Bild: DLR (CC-BY 3.0)
Keramikfasern eingebettet in eine Titanlegierung (Falschfarbenbild). Bild: DLR (CC-BY 3.0)
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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, Festigkeit, Wärmeausdehnung, thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie andere Kennwerte von Werkstoffen werden in diesem Experiment untersucht. Wir vergleichen verschiedene Materialien wie Metalle, Kunststoffe und Keramiken.

Warum fliegen Flugzeuge heute schneller, haben mehr Menschen an Bord und verbrauchen weniger Energie?

Qualitätskontrolle an einer Flugzeug-Rumpfschale. Bild: DLR
Qualitätskontrolle an einer Flugzeug-Rumpfschale. Bild: DLR

Forscher sind ständig auf der Suche nach Werkstoffen, die fester, leichter oder temperaturbeständiger sind. Eine Möglichkeit der Optimierung besteht darin, unterschiedliche Werkstoffe zu kombinieren. Dank solcher Verbundwerkstoffe können Rumpf und Flügel von Flugzeugen heute so gebaut werden, dass sie deutlich weniger wiegen – und weniger Gewicht spart Treibstoff. Keramische Schutzschichten in Flugtriebwerken ermöglichen höhere Temperaturen, was wiederum zu geringerem Schadstoffausstoß führt. Auch Raumkapseln werden beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre durch Keramikmaterial vor hohen Temperaturen geschützt. Ein anderer Ansatz ist es, die Struktur eines Werkstoffes zu ändern. Kann man Keramikfasern verweben, um neue Eigenschaften zu erhalten? Man kann – schau dir das Ergebnis im DLR_School_Lab an!

Fallvorrichtung zur Prüfung von Materialeigenschaften. Bild: DLR
Fallvorrichtung zur Prüfung von Materialeigenschaften. Bild: DLR

Bei unseren Werkstoff-Versuchen tauchen viele interessante Fragen auf: Wie kann man feststellen, wie hart Stahl ist? Ist er härter als Keramik? Du wirst verblüfft sein. Wie kann man das überhaupt testen? Warum findet man bei großen Brücken eine Gumminaht auf der Fahrbahn? Ist der Eiffelturm im Sommer wirklich höher als im Winter? Was sind die Vor- und Nachteile eines Keramikmessers? Die Antworten findet ihr bei den spannenden Werkstoff-Experimenten.