Neuartige Werkstoffe für Autos und Flugzeuge
Im Gegensatz dazu ist ein funktional abgestuftes Material (functionally graded material, FGM) ein Komposit, dessen Zusammensetzung durchweg derart variiert (abgestuft ist), dass dies eine zusätzliche Funktionalität bedeutet (daher auch "funktional"). So könnte zum Beispiel ein Konstrukteur an einer Kante eines Materials Festigkeit verlangen, die in Richtung auf die andere Kante allmählich in Formbarkeit übergeht. Ein europäisches Konsortium will mit Hilfe der EU-Finanzmittel des Matrans-Projekts ("Micro and nanocrystalline functionally graded materials for transport applications") neuartige funktional abgestufte Metall-Keramik-Materialien entdecken. Die Wissenschaftler entwickeln funktional abgestufte Materialien für den Einsatz in Abgas- und Antriebssystemen, bei Kraftübertragungen und in Bremssystemen. Die Nutzung von funktional abgestuften Materialien bei diesen Bauteilen lässt im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen auf signifikante Leistungssteigerungen hoffen. Matrans konzentrierte sich auf zwei große Gruppen keramischer Aluminiumoxid-Materialien (Al2O3), wobei die erste Gruppe Keramik-Kupfer-/Kupfer-Legierungen und die zweite Gruppe die Zusammensetzung von Keramiken und intermetallischen Verbindungen (Nickelaluminid, NiAl) beinhaltete. Erstere stimmte man in Richtung Triebwerke (geringer Anteil an Al2O3) und Bremsscheiben (hoher Anteil an Al2O3), die zweite in Bezug auf Ventile ab. Bislang kamen die vorhergehend genannten Materialien nicht in den speziellen Anwendungen zum Einsatz. Das Projekt hat die Herstellung der Ausgangsmaterialien (Pulver, gegossene Folien und Vorformen bzw. Formteile), die zur Realisierung der resultierenden FGM anzuwendenden Verfahren und die Verarbeitungsverfahren zur Fertigung des endgültigen Teils zum Inhalt. In den ersten zwei Jahren konzentrierte man sich auf die Ausgangsmaterialien und die Bearbeitung der Kompositschichten für die funktional abgestuften Materialien, einschließlich der Charakterisierung von Eigenschaften und Mikrostrukturen sowie Arbeiten zur Modellierung. Bis heute konnten die Wissenschaftler Proben von funktional abgestuften Materialien für alle drei Anwendungen herstellen. Matrans wird neue Konzepte für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie auf Basis von funktional abgestuften Metall-Keramik-Materialien liefern. Die verbesserte Leistungsfähigkeit und die gesteigerte Haltbarkeit werden zu einer längeren Teilelebensdauer bei geringeren Kosten beitragen.
