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Ultraleichte Flugzeuge: Nanogewebe übertrifft Stahl und ist so schwer wie Schaumstoff

Ein Stück des Materials liegt auf einer Seifenblase. (Bildquelle: University of Toronto)
Ein Stück des Materials liegt auf einer Seifenblase. (Bildquelle: University of Toronto)
Die mit 3D-Druck hergestellte Struktur übertrifft fast alles bisher Gesehene sowohl bezüglich Zugfestigkeit als auch Steifigkeit in Relation zum Gewicht. Vom Flugverkehr bis zum Brückenbau reichen die Einsatzmöglichkeiten.

Stahl ist nicht gleich Stahl, weshalb die Forschenden der University of Toronto sich für Karbonstahl, also sogenannten Messerstahl, entschieden haben, um ihren per maschinellem Lernen entwickelten Werkstoff zu vergleichen. Trotz eines spezifischen Gewichts, das auf dem Niveau von Polystyrol liegt, sind Härte, Zugfestigkeit und Steifigkeit vergleichbar.

Ermöglicht werden diese bemerkenswerten Materialeigenschaften durch die Kombination speziell entwickelter Gitter aus Kohlenstoffatomen. Das verwundert kaum, immerhin bestehen auch Diamanten daraus und können in Sachen Härte auf jeden Fall mitreden.

Die hier verwendeten Würfel, die entweder durch einen verdreht innen liegenden Würfel (CFCC) oder außen liegende Würfelelemente (CBCC) stabilisiert sind, lassen sich allerdings im 3D-Druckverfahren herstellen und werden entsprechend kombiniert zu einem extrem festen Material. Eine Schicht davon misst in etwa das Hundertstel der Dicke eines menschlichen Haars. Dieser Aufbau in Schichten soll ebenfalls zu enormen Stabilität beitragen.

Die Struktur stark vergrößert. Kantenlänge des gesamten Würfels: 10 Mikrometer. (Bildquelle: University of Toronto)
Die Struktur stark vergrößert. Kantenlänge des gesamten Würfels: 10 Mikrometer. (Bildquelle: University of Toronto)

Dass es zu diesen äußerst praktikablen Eigenschaften kommen konnte, liegt an einer speziell trainierten künstlichen Intelligenz. Dieser standen lediglich 400 Datensätze zur Verfügung, die laut Aussage der Forschenden allerdings sehr präzise Angaben zu bereits entwickelten Nanostrukturen enthielten.

Allerdings übertraf das Ergebnis laut Peter Serles, dem Erstautor der Studie, alle Erwartungen. Nun sollen große Elemente auf der entwickelten Struktur entstehen. Diese könnten vor allem im Bereich des Flugzeugbaus zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung beitragen.

Immerhin wäre ein Träger aus der Nanostruktur knapp vierzigmal leichter als eine gleich große Komponente aus Stahl. Selbst Titan würde mehr als das Zwanzigfache wiegen.

Die prognostizierten Auswirkungen können sich sehen lassen. Jedes gesparte Kilogramm würde den jährlichen Treibstoffverbrauch um 80 Liter reduzieren. Bei 80 bis 100 Tonnen Flugzeuggewicht käme wohl einiges zusammen.

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> Notebook Test, Laptop Test und News > News > Newsarchiv > News 2025-02 > Ultraleichte Flugzeuge: Nanogewebe übertrifft Stahl und ist so schwer wie Schaumstoff
Autor: Mario Petzold,  3.02.2025 (Update:  3.02.2025)