Teilchenverbundwerkstoff Leitendes Kunstoff-Metall-Hybrid

Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Materialforschung IFAM in Bremen haben ein Kunststoff-Metall-Hybrid entwickelt, der elektrischen Strom leitet.

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)

Gegensätzlicher könnte ein Team kaum sein. Kunststoff ist leicht und preisgünstig, aber stromisolierend. Metall ist belastbar und stromleitend, dafür aber teuer und schwer. Diese Eigenschaften der beiden Werkstoffe ließen sich bisher nicht miteinander vereinen. Das IFAM in Bremen hat eine Lösung erarbeitet, die das Beste beider Welten miteinander verbindet.

Die Lösung: ein Verbundwerkstoff

Die größte Herausforderung für die Forscher war es, den Kunststoff elektrisch leitfähig zu machen. Denn Kunststoff-Metall-Hybride sollen genau dort zum Einsatz kommen, wo Kunststoffbauteile mit Leiterbahnen versehen werden, etwa in Autos oder Flugzeugen. Bisher war dies nur im aufwändigen Verfahren möglich, in dem Metallbleche ausgestanzt und gebogen wurden, um sie dann in ein Bauteil zu integrieren. Die neue Lösung ist einfacher: ein Verbundwerkstoff. Die unterschiedlichen Materialien werden nicht einfach zusammengesteckt oder geklebt, sondern in einem speziellen Verfahren zu einem Stoff zusammengemischt. Durch diesen Prozess entsteht ein homogenes und engmaschiges elektrisch leitendes Netzwerk. Das Gemisch verfügt jetzt über die gewünschte chemische Beständigkeit, geringes Gewicht, elektrische Leitfähigkeit und das Wärmeleitvermögen von Metallen.

Automobilbauer profitieren von Entwicklung

Vor allem die Automobil- und Flugzeugbauer profitieren von dieser Entwicklung. Die Scheinwerfergehäuse eines Autos etwa sind aus Kunststoff. Um die Glühbirnen zum Leuchten zu bringen, werden bisher gestanzte Bleche eingebaut. Werden die Gehäuse mit Leiterbahnen aus den leitfähigen Kunststoff-Metall-Hybriden ausgestattet, ließen sie sich effizienter und günstiger als bisher herstellen. Viele Bauteile eines Flugzeugs, wie beispielsweise der Rumpf, werden zum Teil aus kohlenstofffaserverstärkten Verbundstoffen (CFK) gefertigt. Es fehlt ihnen allerdings die Fähigkeit elektrischen Strom zu leiten. Ein Blitzeinschlag hätte fatale Folgen. Ein Kunststoff-Metall-Hybrid wäre eine Alternative für Entladungsstrukturen auf Bauteilen.

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