Magische Metalle lassen Muskeln spielen
Bei Brillen, Zahnspangen oder
Gefäßstützen (Stents) sind die magischen Metalle heute nicht mehr wegzudenken. Doch den herkömmlichen Einsatz von Formgedächtnislegierungen stellen Maschinenbauingenieure um Prof. Dr.-Ing. Ewald Georg Welp (Lehrstuhl für Maschinenelemente und Konstruktionslehre) jetzt völlig auf den
Kopf: Das universale, zunächst funktionslose Bauteil soll zukünftig ganz nach Verwendungszweck gezielt programmiert werden, etwa für eine intelligente Knieprothese, bei der lokale Formgedächtniseffekte die Muskelfunktionen des Kniegelenks übernehmen. Dafür entwickeln Ingenieure jetzt die Technik der funktionalen Programmierung.
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Ausdehnen oder zusammenziehen
Wenn sich ein Stent im Blutgefäß wie von allein entfaltet und es offen hält, ist keine Magie im Spiel. Hier wird die Fähigkeit von Formgedächtnislegierungen genutzt, sich nach einer Verformung an ihre ursprüngliche Gestalt zu „erinnern“. Möglich macht das die
Atomgitterstruktur dieser Legierungen, die beim Erwärmen, Abkühlen oder bei Krafteinwirkung zwischen einer Tieftemperaturphase (Martensit) und einer Hochtemperaturphase (Austenit) pendelt, wodurch sich ein Werkstoff um bis zu acht Prozent ausdehnen oder auch – ähnlich einem
Muskelstrang – kontrahieren kann. Dabei kommen drei unterschiedliche FG-Effekte zum Tragen: der Einweg-Effekt (Beispiel: Stent), der Zweiweg-Effekt (Beispiel: Federn, Flugzeugtragflächen) und die Pseudoelastizität (Beispiel: Brillengestelle).
Alles in einem Bauteil – und das ganz nach Bedarf
Die Technik der funktionalen Programmierung soll nun alle drei Effekte – und diese ganz nach Wunsch, etwa bei einer
Knieprothese je nach individuellem Bedürfnis – in einem Bauteil zur Wirkung bringen. Das heißt für die Ingenieure zunächst, den Formgedächtnis-Effekt im gesamten Bauteil zu deaktivieren, um ihn dann wieder gezielt
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