30/03/2011

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Nachhaltige und multifunktionale Materialien für Design und Arc

Blumenvasen aus Algenfasern, Wandbeläge aus Baumrinde oder Fahrradrahmen aus Bambus: Der Welt der Materialien steht ein einschneidender Umbruch bevor. Spätestens seitdem klar ist, dass die Ressourcen an fossilen Energieträgern in den kommenden Jahrzehnten zu Neige gehen werden, wird intensiv an Alternativen gearbeitet.

Die werkstofflichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts, die wir vor allem dem Erdöl als Ressource zu verdanken hatten, werden in naher Zukunft schon ihre Bedeutung verloren haben. Das Bewusstsein für den umweltverträglichen Umgang mit Werkstoffen und das Denken in Materialkreisläufen ist beim Konsumenten angekommen, so dass sich Investitionen in nachhaltige Produkte inzwischen lohnen. Die Verwendung umweltverträglicher Materialien mit multifunktionalen Eigenschaften und vor allem auch die Nutzung nachhaltiger Produktionsverfahren zur Herstellung von Leichtbaukonstruktionen werden von der Gesellschaft in vielen Bereichen bereits vorausgesetzt.

In seinem neuen Buch "Materialrevolution" gibt Dr. Sascha Peters einen schnellen Überblick zu Nachhaltigkeitsaspekten für Designer und Architekten. Dabei geht es nicht nur um natürliche und biologisch abbaubare Materialien sondern auch um Werkstoffe mit multifunktionalen Eigenschaften (z. B. thermochrome Gläser oder luftreinigende Oberflächen) und Potenzialen zur Verringerung des Energieeinsatzes (z.B. Leichtbau, Phasenwechselmaterialien). Neben neuen Werkstoffen werden auch innovative Fertigungsverfahren wie das Laserstrukturieren vorgestellt.

Das Fraunhofer IPT erarbeitet zurzeit eine vollständige digitale Prozesskette zum Laserstrukturieren. Das Strukturieren von Werkzeugoberflächen anhand von Laserstrahlung hat sich in den vergangenen Jahren bereits zu einer ernstzunehmenden Alternative zu bestehenden Technologien entwickelt, um Produkte aus Kunststoff mit ansprechenden Oberflächen zu versehen. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren der Oberflächenstrukturierung bietet das Laserstrukturieren zahlreiche Vorteile: Die Strukturen liegen in digitaler Form vor und werden digital auf das Bauteilmodell aufgebracht. Der Prozess ist perfekt reproduzierbar, so dass sich nicht nur identische Mehrfachwerkzeuge erstellen, sondern auch schadhafte Werkzeuge nachproduzieren lassen. Außerdem gelingt es mit dem Laser, komplexe Strukturen einzubringen, die mit konventionellen Verfahren wie dem Ätzverfahren nicht herstellbar sind. Die Gestaltung der Oberfläche kann in einer frühen Phase der Produktenstehung erfolgen und wird so zum integrativen Bestandteil der Produktentwicklung. Bereits jetzt ist eine visuelle Kontrolle des Erscheinungsbildes und der Wirkung der Oberfläche anhand des 3-D-Modells möglich.

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