ETH-Forschende entwickeln multistabile Strukturen

26. Oktober 2022 15:03

Zürich - Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben eine Struktur entwickelt, der je nach Bedarf verschiedene stabile Formen gegeben werden können. Dazu wurde ein Verbundrahmen aus Karbonfasern auf eine thermoplastische Folie geklebt.

Einer Gruppe von Forschenden um Giada Risso, Doktorandin am Labor für Verbundmaterialien und adaptive Strukturen der ETH, hat eine Struktur entwickelt, die sich sich je nach Bedarf dreidimensional formen lässt. Solche sogenannten multistabilen Strukturen könnten beispielsweise für die Herstellung anpassungsfähiger Fassadenelemente verwendet werden oder für grosse Objekte, die platzsparend transportiert werden müssen, erläutert die ETH in einer Mitteilung zum Forschungsprojekt. Bisherige Ansätze seien aber entweder sehr aufwändig in der Herstellung, liessen sich nur begrenzt verformen oder benötigten viel Energie für die Aufrechterhaltung der gewünschten Struktur. 

Der Gruppe um Risso ist es gelungen, diese Nachteile zu überwinden. „Eines meiner Hauptziele war, eine flache multistabile Struktur zu entwickeln, die sich einfach herstellen lässt“, wird die Doktorandin in der Mitteilung zitiert. Ihre Lösung besteht aus einer thermoplastischen Folie aus Polyurethan, auf die ein flacher Verbundrahmen aus Karbonfasern geklebt wird.

Dieser Verbundrahmen aus Karbonfasern ist der Schlüssel zum Erfolg. „Damit entsteht eine Struktur, die tatsächlich mehrere stabile Zustände einnehmen kann“, erläutert Risso. Dies liege daran, dass Karbonfasern „hochgradig anisotrop“ sind, also unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, je nachdem in welche Richtung an ihnen gezogen wird. Weniger anisotrope Materialien wie Glasfasern oder Stahl lassen weniger oder gar nur einzelne stabile Verformungen zu. In weiteren Forschungen wollen die Forschenden nun herausfinden, inwieweit sich die Geschwindigkeit der Verformung der multistabilen Strukturen steuern lässt. hs

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