GM schafft Durchbruch bei Werkstofftechnologie

Wissenschaftlern des General Motors GM Research and Development Centers in Warren, Michigan, ist ein Technologiedurchbruch bei intelligenten Werkstoffen gelungen, die bereits in Serienfahrzeugen des Jahres 2010 eingesetzt werden sollen. Bei diesen so genannten smart materials handelt es sich um Metall-Legierungen beziehungsweise Polymerwerkstoffe, die Form sowie Festigkeit und Steifigkeit oder beides verändern können, wenn sie Wärme, Druck, einem Magnetfeld oder einer elektrischen Spannung ausgesetzt werden. In der praktischen Anwendung bedeutet das: Legierungen und insbesondere Polymerteile mit Formgedächtnis können in ihre vorherige Form zurückkehren und so eine Reihe von neuen technischen Möglichkeiten für bewegliche Elemente am Fahrzeug eröffnen.

„Intelligente Werkstoffe werden Aussehen und Anmutung unserer Personenwagen und Nutzfahrzeuge verändern“, sagte Larry Burns, GM Vice President of Research & Development and Strategic Planning. „Mit ihnen kann Funktionalität geradezu einprogrammiert werden. Sie ermöglichen innovatives Design, höhere Effizienz sowie neue und verbesserte Ausstattungen. Die Kunden werden dann mehr Spaß an ihren Autos haben – und an der Art der Bedienung.“

Bedienteile und Sensoren aus diesen Materialien haben das Potenzial, die Leistung und die Treibstoffökonomie eines Fahrzeugs günstig zu beeinflussen. Darüber hinaus ermöglichen sie Funktionen zur Verbesserung des Komforts und der Bedienfreundlichkeit. Anstelle herkömmlicher mit Stellmotoren oder Hydraulik bewegter Bauteile eingesetzt, reduzieren sie das Fahrzeuggewicht, die Größe und Komplexität von Komponenten, erweitern den Gestaltungsspielraum beim Design und verbessern Funktionalität und Dauerhaltbarkeit.

Beispiele dafür sind aktive Karosserieteile wie zum Beispiel Luftleitschienen oder Belüftungsgitter zur Regelung des Luftstroms durch das Auto, die sich geschwindigkeitsabhängig verstellen und so Aerodynamik und Leistung verbessern. Dazu gehören aber etwa auch Griffe für Hauben, Türen oder das Handschuhfach, die eine erleichterte Bedienung bewirken.

Laut Alain Taub, Executive Director of GM Research & Development, basieren die „smart materials“ auf Fortschritten im Bereich von Werkstoffen, die GM bereits im Lauf der letzten Jahre eingeführt hat. „Diese Werkstoffe sind ein weiterer Schritt auf einer langen Liste von Materialanwendungen, die wir bereits nutzen“, sagte Taub. „Dazu gehören Beispiele wie neue Verfahren zur Formgebung von Aluminium zur Weiterentwicklung von Karosserieteilen, Polymer-Nanoverbundstrukturen, die bei günstigen Kosten gleichzeitig über ein geringes Gewicht und über hervorragende mechanische Eigenschaften verfügen, sowie so genannte magnetorheologische (magnetisierbare) Flüssigkeiten für verbesserte Fahrwerkssysteme.“

„Die Eigenschaften von Legierungen und Polymerteilen mit Formgedächtnis haben das Potenzial, ein neues Kapitel bei hochentwickelten Materialien für den Automobilbau aufzuschlagen“, sagte Taub. „Dabei kann man sogar an Fahrzeugkomponenten denken, die sich im Schadensfall von selbst reparieren. Oder man kann Teile so gestalten, dass sie ihre Farbe oder ihr Erscheinungsbild verändern.“

Intelligente Werkstoffe sind bereits in anderen Industriezweigen bei unterschiedlichen Anwendungen im Einsatz. Dazu zählen medizinische Geräte, Mobiltelefon-Antennen, Spielwaren und Sportartikel. GM arbeitet bei der Entwicklung potenzieller Anwendungen mit den HRL Laboratories der Universität Michigan zusammen. Auf dem Feld der Erforschung intelligenter Werkstoffe oder der Entwicklung von Möglichkeiten ihres Einsatzes gibt es derzeit bereits mehr als 175 U.S. Patente, die GM hält beziehungsweise angemeldet hat.