Werkstoffforschung: Dr. Sergio Amancio erhält Preis für neue Technologie

Futuristisch mutet der neue BMW i3 an. Das Elektroauto des Münchener Automobilkonzerns besteht zu einem großen Teil aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) statt aus Aluminium und Blech. Denn das Auto muss leicht sein, um möglichst energiearm durch die Stadt zu fahren. Leichtbaumaterialien sind nicht nur in der Automobil-, sondern auch in der Bauindustrie und der Flugzeugbranche gefragt. Doch bisher stehen Ingenieure beim Einsatz dieser Stoffe vor einem Problem: Wie verbindet man Kunststoff und Metall möglichst sicher? Derzeit wird geklebt. Das hält gut, ist aber aufwendig. Denn viele Klebstoffe müssen bis zu 24 Stunden trocknen und dünsten außerdem Chemikalien aus. Eine Lösung für dieses Problem könnte bald aus Geesthacht kommen - und zwar von Dr. Sergio Amancio.

Der 37-Jährige arbeitet mit einem zehnköpfigen Team am Helmholtz Zentrum (HZG) im Bereich der Werkstoffforschung, genauer ist seine Arbeit im Schwerpunkt Rührreibeschweißen von Dr. Jorge dos Santos angesiedelt. Amancio ist Juniorprofessor an der TU Harburg, hat dort Werkstoffingenieurwesen studiert. Jetzt hat der Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, um Kunststoff und Metall zu verbinden, ohne dabei Kleber oder einen anderen Zusatzstoff zu verwenden. Es nennt sich Reibpunktfügen (Friction Spot Joining). Dabei werden übereinander gelegte Stoffe, zum Beispiel CFK und Metall, punktuell mittels Reibung und Druck erwärmt - allerdings nicht annährend so stark wie beim herkömmlichen Schweißprozess. Das Metall bekommt eine teigartige Konsistenz und der CFK darunter wird leicht angeschmolzen, sodass sich beide Materialien verbinden. "Dieses Verfahren eignet sich gut für dünnere Einzelteile", sagt Dr. Amancio. Will man dickere Materialien verbinden, funktioniere das wiederum mit einer neuartigen Form des Nietens. Mittels Druck, Reibung und Wärme verformt sich der Niet an der Spitze und wird zu einer Art Anker im Material.

"Wenn alles gut klappt, wird das Verfahren des Reibpunkfügens in der Automobilindustrie in spätestens fünf Jahren angewendet", ist sich Dr. Amancio sicher. Er ist bereits im Gespräch mit VW für ein Projekt. Am 18. November wird der Forscher für sein Patent sogar in Japan als "German High Tech Champion 2013 in Lightweight Design" ausgezeichnet. In einer neuen, mehr als 400 Quadratmeter großen Halle wird der Forschungsbereich auf dem Gelände des HZG derzeit ausgebaut.

Die Idee von Amancio ist eine Weiterentwicklung des Rührreibschweißens, das der Engländer Dr. Wayne Thomas 1991 erfand. Hiermit werden mit einem speziell geformten Stift über Druck und Reibung Metalle miteinander verbunden. Das Verfahren verwendete Apple zum Beispiel beim Zusammenfügen seines neuen, super dünnen Computers iMac.