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18.11.2022

Material World

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Fortschritt hatte immer mit neuen Werkstoffen zu tun. Die Erfindung von Bronze, Keramik, Papier. Von Elastomeren und Polymeren. Der Mensch kombiniert, verändert oder erschafft neue Stoffe. Die wichtigste Zutat in der Mischung jedes Verbundwerkstoffs war immer: Innovationskraft. Ein Funke Genialität. Eine Idee. Ingenieurskunst beginnt im Kopf. Und erschafft neue Welten.

Ein Essay von Claus Möhlenkamp, Chief Executive Officer, Freudenberg Sealing Technologies


Wie bekommt man ein Gas unter Kontrolle, das kristallisiert, aber sich dabei partout nicht entscheiden kann, welche Form es annehmen soll? Die Rede ist von Siliziumkarbid. Wenn das harte, metallisch glänzende Material stark genug erhitzt wird, dann schmilzt es nicht – sondern verwandelt sich stattdessen in Gas. Das Siliziumkarbid-Kristall, das anschließend entsteht, ist heute ein äußerst gefragter Werkstoff, als Halbleiterchip für Photovoltaik und die Elektromobilität. Das ist einer Gruppe von Wissenschaftlern zu verdanken, die in den 1980er Jahren damit beschäftigt waren, den Prozess der Kristallisation so zu kontrollieren, dass unter 177 möglichen Strukturen genau die entsteht, die gewünscht war.

Qualitätsgarant: Neodym zählt zu den Seltenen Erden, ist aber auch als Werkstoff nutzbar. Im richtigen Mischungsverhältnis mit Eisen und Bor entstehen aus ihm die stärksten Magnete der Welt.  © iStock: Darryl Fonseka

Die Geschichte der Materialentwicklung und der Werkstoffforschung ist voll von solchen Beispielen. Sie zeigen auf, mit welchem Erfindungsreichtum und auch mit welcher Beharrlichkeit Menschen in den vergangenen Jahrhunderten und bis heute immer wieder Kunstvolles vollbracht haben: indem sie Rohstoffe verändern, ihre Aggregatszustände umwandeln, Stoffe kombinieren oder Verbundwerkstoffe erschaffen, die völlig andere Eigenschaften besitzen als ihre einzelnen Komponenten. Die Geschichte der Menschheit beginnt damit, dass sie Rohstoffe nutzt. Aber dabei blieb es eben nicht. Mit Steinen, Eisen und Holz allein hätten wir nicht die heutige zivilisatorische Höhe erreicht. Findige Köpfe fertigten Stahl, Keramik und Glas. Zivilisationssprünge haben häufig mit neuen Werkstoffen zu tun: Ohne die Zellulosemischung Papier wäre die Revolution des Buchdrucks nicht möglich gewesen. Ohne die Mixtur aus Schwefel, Holzkohle und Kalisalpeter, vulgo „Schwarzpulver“, die Welthistorie anders verlaufen.

Fortschritt, das war immer eine Sache von Versuch und Irrtum. Nicht erst zu unseren Zeiten hochkomplexer Verbundwerkstoffe – sondern schon etwa 4.000 v. Chr. Damals begann der Kupferabbau. Das weiche Metall eignete sich nur bedingt für Werkzeuge, aber es stellte sich heraus, dass Kupfer aus verschiedenen Lagerstätten unterschiedlich hart sein konnte – weil es sich im Boden gelegentlich mit Blei oder Arsen vermischt. Während Blei das Kupfer noch verformbarer werden lässt, bewirkt schon ein wenig Arsen, dass Kuper deutlich härter wird. Von dieser Erkenntnis dauerte es sicherlich noch einige Zeit, bis schließlich aus Kupfer und Zinn die erste Legierung entstand: Bronze. Plötzlich waren völlig neue Werkzeuge und Waffen möglich.

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Findige Köpfe fertigten Stahl, Keramik und Glas. Zivilisationssprünge haben häufig mit neuen Werkstoffen zu tun.

Claus Möhlenkamp, Chief Executive Officer, Freudenberg Sealing Technologies

Viele Verbundwerkstoffe wurden erfunden, ohne dass der Homo sapiens wirklich verstanden hatte, was er da tat, weil er die Welt der Atome noch nicht begriff. So richtig änderte sich das vielleicht erst mit der Erfindung der Polymerchemie. Auch das eine Geschichte von Versuch, Irrtum und Zweifeln: Als Hermann Staudinger in den 1920er Jahren darlegte, dass langkettige, große Moleküle existieren, wurde ihm von renommierten Kollegen „Schmierenchemie“ vorgeworfen – die Versuche seien chemisch nicht rein und deswegen wertlos. Makromoleküle? „So etwas gibt es nicht!“, rief der Schweizer Mineraloge Paul Niggli mitten in einen Fachvortrag Staudingers hinein. Er irrte. Das Zeitalter der Polymere war eingeläutet.

Werkstoffquelle: Um Werkstoffe zu erhalten, braucht es Rohstoffe, aus denen sie zu extrahieren sind. Erzgestein kann Molybdändisulfid enthalten, aus dem sich Molybdän gewinnen lässt, das in der Edelstahl-Produktion und als Zusatz für Legierungen genutzt wird. © Shutterstock: Oliver Hoffmann

 

Alle diese Schlaglichter machen eines deutlich: Die wichtigste Zutat eines Werkstoffs befindet sich außerhalb der Mischung. Es ist die menschliche Innovationskraft. Der zündende Funke einer Idee, Materialien zu kombinieren oder zu verändern. Und natürlich anschließend daraus ein Produkt zu entwickeln. Wir widmen die aktuelle Ausgabe der ESSENTIAL diesem Erfindungsreichtum und der faszinierend vielfältigen Welt der Werkstoffe. Wir möchten darüber sprechen, wie Werkstoffe unsere Welt verändert haben und prägen. „Material World“ haben wir das Heft überschrieben, und damit ist natürlich weder die materialistische Welt gemeint noch der Gegensatz zur spirituellen Welt, sondern der Gedanke, wie sehr unsere Welt von Materialien und Werkstoffen geprägt ist. Und ganz bescheiden freuen wir uns an dieser Stelle, dass wir bei Freudenberg Sealing Technologies einen Teil zu diesen Fortschritten und Erfindungen beigetragen haben. Mit unseren Werkstoffen, unseren Entwicklungen – nicht nur im Bereich Elastomere – und unseren Produktideen. Auch wir sind überzeugt davon, dass Innovationskraft und ein Schuss Genialität ein ganz wichtiger Teil dieser Entwicklung sind. Und wir sind stolz auf unsere Mitarbeitenden, die genau diese Ingenieurskunst repräsentieren.


Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und –märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.

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