Die Zukunft ist jetzt - Formgedächtnislegierungen

Obwohl es wie Science-Fiction klingt, werden Metalle, die ihre Form verändern und sich an ihre vorherige Form "erinnern" können, heute in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Biomedizin- und Roboterindustrie eingesetzt.

Da ihre Einsatzmöglichkeiten so vielfältig sind, haben diese Metalle viele Namen, darunter Formgedächtnislegierung (SMA), intelligentes Metall, Muskeldraht und intelligente Legierung. Vereinfacht gesagt, sind SMAs speziell formulierte Metallmischungen, die sich nach einer Verformung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückverformen können. Der Trick dabei ist, das verformte SMA auf seine "Übergangstemperatur" zu erhitzen, wodurch die Gedächtniseigenschaft des SMA aktiviert wird, so dass es in seine vorherige Form zurückkehrt. Natürlich erinnert sich die Legierung nicht an ihre ursprüngliche Form, so wie sich ein Mensch daran erinnert, was er zum Frühstück gegessen hat. Stattdessen werden die Metalle bei der Herstellung von SMA so verarbeitet, dass eine "Stammform" entsteht.

In ihrem 1993 erschienenen Artikel "Memory Metal" beschreiben George Kauffman und Issac Mayo das Verfahren zur Herstellung eines der vielseitigsten und gebräuchlichsten SMAs, einer Kombination aus Nickel und Titan namens Nitinol: "Das Metall muss in Position gehalten und auf etwa 500 °C erhitzt werden. Durch die hohe Temperatur ordnen sich die Atome in einem möglichst kompakten und regelmäßigen Muster an, was zu einer starren kubischen Anordnung führt, die als Austenitphase bezeichnet wird".

SMAs können in zwei Arten unterteilt werden: entweder haben sie ein Einweggedächtnis oder ein Zweiweggedächtnis. Einseitiges Gedächtnis bedeutet, dass das Metall geformt und umgeformt werden kann, um verschiedene Positionen einzunehmen, aber sobald es seiner Übergangstemperatur ausgesetzt wird, kehrt es in seine Ausgangsform zurück. Der Zwei-Wege-Gedächtniseffekt kommt bei SMAs zum Tragen, bei denen das Metall darauf trainiert wird, eine Form bei einer niedrigeren Temperatur und eine andere Form bei einer höheren Temperatur anzunehmen.

SMAs werden in der Luft- und Raumfahrt für leisere Triebwerke, für Formgedächtniskupplungen für Öl- und Wasserleitungen, für Autositze, für die "Muskeln" von Robotern und vieles mehr eingesetzt. In der Medizin werden SMAs sehr erfolgreich eingesetzt. SMA-Stents werden bei der Angioplastie von peripheren Arterien eingesetzt, um diese offen zu halten, SMA ermöglicht flexible Brillengestelle und Zahnspangen, die eine konstante Kraft auf die Zähne des Trägers ausüben.

Wenn Sie Formgedächtnislegierungen noch nicht in Aktion gesehen haben, werden Sie es wahrscheinlich noch tun. Jeden Tag werden neue Anwendungen für sie erdacht. Von Smartphones über Roboter bis hin zu Motoren sind SMAs ein futuristisches Material, das bereits jetzt eingesetzt wird.