Ob aus Plastik oder Metall: im 3D-Druck lässt sich mittlerweile fast alles herstellen. Ein Forscherteam aus Karlsruhe hat nun ein Hightech-Material entwickelt, das ultraleicht ist, und dennoch fast so stabil, wie ein Diamant sein soll: das Nano-Fachwerk.
Mit dem bloßen Auge ist die neueste Entwicklung aus dem Bereich 3D-Druck nicht zu erkennen: Nano-Fachwerk. Unter dem Elektronenmikroskop wird allerdings klar, warum das Hightech-Material einen so ungewöhnlichen Namen trägt. Denn Nano-Fachwerk besteht aus unzähligen kleinen Verstrebungen, die an die Bauweise von Fachwerkhäusern erinnern.
Das neue Hightech-Material haben Karlsruher Forscher am Institut für Technologie (KIT) für den 3D-Druck entwickelt. Es ist nicht nur außergewöhnlich klein und leicht, sondern auch besonders stabil.
So kam bei Tests heraus, dass das Nano-Fachwerk einem Druck von bis zu drei Gigapascal standhält. Zum Vergleich: das entspräche ungefähr einem Drittel des Eifelturms – stehend auf nur einer Fingerspitze. Damit ist das Hightech-Material fast so stabil wie ein Diamant, der zu den härtesten Stoffen der Welt zählt.
Es geht immer um das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte. In unserem Fall ist es so, dass wir eine sehr hohe Festigkeit erzielen, bei einem sehr geringen Gewicht. – Jens Bauer, Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie
Ein solches Verhältnis zu erreichen ist gar nicht so einfach. Vor allem nicht, wenn das Material eigentlich sehr leicht ist. Deshalb haben die Karlsruher einen Trick angewendet: mechanische Größeneffekte. Nach dieser physikalischen Regel nimmt die Belastbarkeit eines Materials zu, wenn seine Abmessung komprimiert wird, bis sie im Nanometerbereich liegt.
Doch was macht man eigentlich mit einem Stoff, der zwar super stabil, aber quasi unsichtbar ist? Nun: der Möglichkeiten gibt es viele.
Wir wollten zeigen, dass es überhaupt möglich ist, so ein Material herzustellen, das leicht und fest zugleich ist. Ein solches Material ist immer interessant für Luft- und Raumfahrt. – Jens Bauer, hat das Nano-Fachwerk mitentwickelt
Wie es überhaupt möglich ist, Nano-Fachwerk im 3D-Druck herzustellen, darüber hat detektor.fm-Moderator Thibau Schremser mit Jens Bauer gesprochen. Er hat gemeinsam mit seinen Kollegen vom Karlsruher Institut für Technologie das bisher kleinste „Nano-Fachwerk“ entwickelt.
Die Technologie, die wir benutzen, ist die sogenannte 3D-Laserlithografie. Aber auch diese hat eben nur eine begrenzte Auflösung. Und der Trick bei uns war jetzt eben, dass wir eine nachgeschaltete Wärmebehandlung entwickelt haben.Jens Bauer
Redaktion: Zülal Yildirim / Marie-Kristin Landes