Innovation: Neue Plastik-Werkstoffe sind fester als Stahl - Seite 4

Doch schon blickt die Industrie gespannt auf die neueste Spielart der Verbundstoffe: Forscher von Sportgeräten etwa experimentieren mit Verbundmaterial aus der Nanotechnik. Kohlenstoffröhrchen machen bereits Tennisschläger, Skier, Baseballschläger, Helme und Sportschuhe auch anderer Hersteller wesentlich stabiler: Der Nano-Plastik-Mix wird bis zu 20-mal fester als Stahl, ist zugleich aber deutlich leichter.

Und die winzigen Kohlenstoffteilchen verleihen dem Material zudem völlig neue Eigenschaften, wie Experimente des Instituts für Verbundwerkstoffe in Kaiserslautern gezeigt haben: Die Nanoteilchen können Oberflächen elektrisch leitfähig machen. Auf solche Kunststoffe warten Fahrzeugbauer in aller Welt schon lange. In ihren Lackierstraßen werden Karosserien bislang negativ geladen, damit sie positive Lackteilchen anziehen und gleichmäßig beschichtet werden. Mit herkömmlichen Verbundkunststoffen funktioniert das nicht. Einen leitfähigen Spezialkunststoff suchen auch Windanlagenbauer für die Flügel ihrer Anlagen. Er würde dann Blitze ableiten, und die Ingenieure könnten auf teure Schutzvorrichtungen verzichten, die bislang üblich sind.

Das weltbeste Material hätte allerdings keine Chance, wenn es unberechenbar wäre. „Das ist die eigentliche Eintrittskarte“, betont Audi-Technologieexperte Ludwig Schaller.

Doch hier hapert es immer wieder. Denn Autos, Schiffe, Flugzeuge, Züge, Windräder – Investitionsgüter aller Art werden zunächst am Computer entworfen und virtuell auf ihre Belastbarkeit getestet. Dafür brauchen die Ingenieure physikalische Daten: darunter die Dichte und Zugfestigkeit des Materials. Die neuen Verbundmaterialien jedoch bestehen aus ungleichmäßig verteilten Fasern und Kunststoffschichten mit unterschiedlicher Dichte und Stabilität. Deshalb sind ihre Eigenschaften am PC so schwer zu berechnen. Das zwingt zu Vereinfachungen, die mitunter fatale Fehler bewirken.

Wider Erwarten gaben Anfang 2008 die Flügelkästen des neuen Luxusfliegers 787 Dreamliner von Boeing nach. Sie waren aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gegossen und hielten dem Test in der Realität nicht stand. Der Grund: Die Simulation am Rechner hatte falsche Werte ausgespuckt. Ein Desaster für den Flugzeugbauer Boeing. Der Liefertermin musste um sechs Monate verschoben werden. Mühsam mussten die Techniker die Bauteile nachträglich versteifen.

Unberechenbares Material

Die Organowelt kann den Ingenieuren beträchtliche Probleme einhandeln. Auch nach dem Ende der Lebenszyklen von Autos oder Fensterrahmen: Die meisten Mixturen können nur schlecht recycelt werden. Eine stoffliche Verwertung ist kaum möglich, da Faser und Kunststoff sich nicht mehr trennen lassen. „Die zurückgewonnenen Stoffe haben oft nur ein eingeschränktes Nutzungspotenzial“, sagt Audi-Materialexperte Schaller.

In nachhaltigen Bauprojekten ist es deshalb mitunter verpönt, den Plastikmix einzusetzen. Beim Bau der Hamburger Hafencity Universität will man den schlecht recyclierbaren Baustoff meiden. „Das ist kein K.o. für die Verbundmaterialien“, meint Schaller. „Das muss man als Arbeitspunkt verstehen.“

Tatsächlich arbeitet die Branche daran: In Stade bei Hamburg geht dieses Jahr eine Recyclinganlage in Betrieb, die aus Verbundmaterial Kohlenstofffasern zurückgewinnt. Spitzenpolitiker waren schon dort, und Unternehmen wie Airbus haben Verträge unterschrieben.

Die Anlage ist zwar nur ein kleiner Schritt. Aber immerhin ein Anfang.