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Leichtbau-Werkstoff

Neuartiger Schichtverbundwerkstoff aus Blech ist enorm leicht und gut umformbar

| Autor: Stéphane Itasse

Ein Streifen aus dem neuartigen Blech-Schichtverbundwerkstoff im Querschnitt, der einseitig versickt ist. Die schwarze Füllung stellt Klebstoff dar, darunter liegt ein weiterer einseitig versickter Blechstreifen quer.
Ein Streifen aus dem neuartigen Blech-Schichtverbundwerkstoff im Querschnitt, der einseitig versickt ist. Die schwarze Füllung stellt Klebstoff dar, darunter liegt ein weiterer einseitig versickter Blechstreifen quer. (Bild: IFU Stuttgart)

Ein neuartiger Schichtverbundwerkstoff aus Blech vereint gute Schalldämpfung mit einer gezielt einstellbaren Steifigkeit bei sehr geringem Gewicht. Das Patent ist erteilt, die Erfinder suchen jetzt Partner aus der Industrie für die Markteinführung dieses Hybridwerkstoffes, wie das Technologie Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH mitteilt.

Das von Forschern der Universität Stuttgart neu entwickelte hybride Halbzeug namens Bolight bietet gute Dämpfungseigenschaften bei niedrigem Flächengewicht, wie es heißt. Es bestehe aus zwei dünnen Blechen, von denen eines mit Sicken versteift sei. Das andere Blech werde eben aufgeklebt, damit sei der Verbund auch optisch schön anzusehen.

Viskoelastische Schicht zwischen den Blechen sorgt für gute Eigenschaften

Zwischen den Blechen befindet sich laut Mitteilung eine viskoelastische Schicht, die gleich mehrere Funktionen erfüllt: Sie hält die Bleche zusammen, wirkt also wie ein Klebstoff, und dämpft Schwingungen. Zudem erhöhe sie die Steifigkeit des Verbunds durch die einseitig eingebrachten Sicken. Neu seien die einzelnen Komponenten nicht, doch einen umformbaren Verbund aus einer ebenen Blechlage, Sickenblech und viskoelastischer Zwischenschicht habe es bislang nicht gegeben. „Der neue Werkstoff vereinigt die Vorteile der einzelnen Elemente. Zudem entstehen durch die Kombination weitere gewünschte Eigenschaften wie eine gezielt einstellbare Steifigkeit“, erläutert Prof. Mathias Liewald, Direktor des Instituts für Umformtechnik (IFU) an der Universität Stuttgart.

In einer rund dreijährigen Forschungsarbeit sei am IFU der neue Verbundwerkstoff Bolight entstanden. Dr.-Ing. Christian Bolay tüftelte damals als Diplom-Ingenieur mit seinem Team so lange an der Kombination aus Blech und Klebematerial, bis er eine optimale Kombination gefunden hatte, die extrem leicht und doch sehr steif ist, wie es heißt. Der neue Verbundwerkstoff habe sich in den folgenden Entwicklungsarbeiten zudem als leicht umformbar und gut dämpfend erwiesen. Zu verdanken sei dies der viskoelastischen Schicht, die einerseits Schwingungen reduziere und andererseits mit der geringen Dicke in unversickten Bereichen nahezu die gleiche Umformbarkeit wie monolithische Bleche aufweise.

Neuartiger Blech-Schichtverbundwerkstoff eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im Leichtbau

Durch die Kombination dieser Eigenschaften eröffnen sich laut Mitteilung für dieses neue Produkt zahlreiche Einsatzgebiete. „In der Automobilindustrie könnte man den Werkstoff ebenso verwenden wie im Baugewerbe oder bei der Produktion von Computern. Er ist überall dort von Vorteil, wo ein gutes Verhältnis von Gewicht und Steifigkeit sowie eine hohe akustische Dämpfung gefordert sind“, sagt Bolay. Der neue Verbundwerkstoff biete noch eine weitere Besonderheit: Durch die nur einseitig angebrachten Sicken sei eine Seite des Verbunds eben. Dadurch ließen sich beispielsweise Verkleidungen und Außenwände von Maschinen und Schaltschränken optisch sehr ansprechend gestalten.

Am IFU in Stuttgart gibt man sich mit dem Status quo allerdings noch nicht zufrieden, wie das TLB berichtet. „Wir forschen weiter“, kündigt Liewald an. Insbesondere die Umformbarkeit des Verbunds soll noch weiter verbessert werden. „Wir möchten herausfinden, wo die Grenzen liegen“, erläutert der Produktionstechniker, der Mitglied in zahlreichen nationalen und internationalen Fach- und Forschungsgesellschaften ist.

Leichtbauwerkstoff ausschließlich aus Standardprodukten realisiert

„Der von Professor Liewald und Dr. Bolay entwickelte Verbundwerkstoff ermöglicht mit seinen neuen Eigenschaften Kosteneinsparungen durch Leichtbau am Produkt und wird ausschließlich aus Standardprodukten hergestellt. Neu ist die Kombination der einzelnen Werkstoffe in dem Produkt Bolight, sie führt zu dem geringen Gewicht bei gleichzeitig hoher Dämpfung der Geräusche. Außerdem lassen sich die neuen Dämpfungsbleche in unversteiften Bereichen einfach umformen“, sagt Dr. Florian Schwabe, Leiter des Bereichs Physical Science beim TLB. Die Karlsruher Institution unterstützt nach eigenen Angaben Erfinder, Hochschulen und Unternehmen bei der Patentierung ihrer Ideen und der Umsetzung in marktfähige Produkte.

Bei der Weiterentwicklung des neu entwickelten hybriden Halbzeugs käme ein Partner aus der Industrie sehr gelegen, wie das TLB weiter mitteilt. Interessant sei die Erfindung vor allem für Lieferanten von Blechkomponenten und Maschinenhersteller sowie für die Automobil- und Computerindustrie, berichtet Schwabe. Je nach Anforderung und Einsatzgebiet könne Bolight mit Stahl- oder Aluminiumblechen gefertigt werden, in die einseitig mehr oder weniger spezifisch ausgestaltete Sicken eingebracht sind und die mit einer mehr oder weniger dünnen viskoelastischen Schicht verbunden werden.

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