Polyurethane verleihen leichten Hohlkörpern eine Stahl-ähnliche Festigkeit
An den Aufbau von Spannbeton-Konstruktionen erinnert das Innere der Elemente, die von der Firma Thieme aus Teningen hergestellt werden können. Hohlkörper werden mit dem Polyurethan Baydur® GS ausgegossen.
Stabil bedeutet nicht selten auch schwer: Wo es auf außerordentliche Festigkeit unter hohen mechanischen Belastungen ankommt, bestimmt heute immer noch vielfach Stahl das Bild ? trotz seines hohen Gewichts. Eine leichte Alternative zeigen dagegen jetzt Ingenieure der Thieme GmbH & Co KG, Teningen auf: Das Unternehmen, das auf dem Gebiet der Polyurethan-Verarbeitung über bedeutende Erfahrung verfügt, hat ein Verfahren zur Herstellung hochfester Konstruktionselemente aus einem Metall-Kunststoff-Materialverbund vorgestellt. Die Methode basiert auf Hohlkörperbauteilen aus Aluminium, die mit Polyurethan Baydur® GS der Leverkusener Bayer AG ausgegossen werden. Diese Werkstoffkombination garantiert Biege- und Zugfestigkeiten, die in der Größenordnung von Stahls liegt ? allerdings bei einem Bruchteil des Gewichts. Anwendungsgebiete für das neue, patentierte Verfahren liegen zum Beispiel in der Produktion von Antriebswellen und hochstabilen Konstruktionselementen.
Im Prinzip erinnert das Innenleben der neuen Stahl-Konkurrenten an den Aufbau von Spannbeton-Konstruktionen. Zur Herstellung von zylindrischen Trägern oder Antriebswellen etwa werden dünnwandige Röhren aus Aluminium in regelmäßigen Abständen mit gelochten Zwischenscheiben versehen, die über ein Innenrohr auf Position gehalten werden. Diese Distanzscheiben dienen zur Befestigung von gespannten Zugankern, die dem Hohlkörper eine hohe Biege- und Zugfestigkeit verleihen. Diese an sich bereits sehr steife Konstruktion wird anschließend mit Baydur GS ausgegossen. Dieser Kunststoff, der im ausgehärteten Zustand so hart ist, dass er selbst wie ein metallischer Werkstoff bearbeitet werden kann, fixiert aufgrund seiner Klebewirkung alle Komponenten des Aluminiumzylinders dauerhaft und verleiht dem stangenähnlichen Gebilde eine außerordentlich hohe Stabilität gegen örtliche Krafteinwirkungen. Das spezifische Gewicht der verwendeten Polyurethans ist etwa acht Mal geringer als die des Stahls; insgesamt weisen die ausgegossenen Konstruktionselemente etwa zwei Drittel der Biegefestigkeit dieses Werkstoffs auf, bringen dabei aber weit weniger als die Hälfte seines Gewichts auf die Waage.
Die Zuganker können in zylindrischen Konstruktionen übrigens achsparallel oder auch überkreuzend-diagonal bzw. wendelförmig angeordnet werden; mit diesem Innenleben ausgestattete Antriebswellen können in beiden möglichen Antriebsdrehrichtungen eingesetzt werden. Ähnliches gilt für Hohlplatten, die nach demselben Verfahren verstärkt werden können: Hier werden die stabilisierenden Zuganker zwischen zwei dünnen metallischen Außenwänden entsprechend der vorherrschenden Hauptbelastungsrichtung diagonal oder rechtwinklig verspannt. Auch diese Platten zeichnen sich durch ihr im Vergleich zum Stahl geringes Gewicht aus und eignen sich aufgrund ihrer Festigkeit auch für Aufgaben, die bisher nur Stahlplatten vorbehalten waren. Zusätzlich verfügen sie über gute schalldämmende Eigenschaften. Die Anwendungsgebiete dieser Platten liegen zum Beispiel in gepanzerten Türen und Bodenplatten bzw. Panzerungen von (Luft-) Fahrzeugen, bei denen bislang aufgrund des hohen Gewichts auf eine wirkungsvolle Stahlarmierung verzichtet werden musste.
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