Als Teil der internen Förderlinie „ZUKUNFT“ der Universität Kassel wird durch die Zusammenführung der Baustoffe Beton, Holz, Kunststoff und Stahl mit eisenbasierten Formgedächtnislegierungen (FGL) eine neue, innovative und smarte Generation sowohl von Konstruktionswerkstoffen als auch Konstruktionsformen im Bauingenieurwesen am Standort Kassel in Zusammenarbeit mit Wissenschaftler*innen der Technischen Universität Bergakademie Freiberg grundlegend erforscht: Shape Memory Alloy Research for Technology of CONstructions: SMARTCON.

Wis­­sen­­schaf­t­­li­che Ziel­­se­t­zung

Der Einsatz von FGL erlaubt es, aufgrund ihres inhärenten Dämpfungs- und Formerinnerungsvermögens, Bauteile und -werke mit deutlich erhöhter Sicherheit und Nutzungsdauer zu realisieren und somit gleichzeitig den CO2-intensiven Materialeinsatz der Baustoffe deutlich zu reduzieren. So wird es durch den Einsatz von Formgedächtnislegierungen möglich sein hochbelastbare dünne Betonschalen durch Faserbewehrung für neuartige Konstruktionsformen zu schaffen oder das Vorspannen von Brücken einfach und dauerhaft ohne Spannungsverluste zu realisieren. Durch konstruktive Integration von dissipativen Dämpfungselemente wird es auch möglich sein, Hochhäuser nach schweren Erdbeben weiter zu nutzen, statt sie vollständig zurückzubauen. Dazu werden neue Konzepte für tragende Bauteile, deren Verbindungen und schwingungsdämpfende Auslegung identifiziert, welche die Spezifikationen und Eigenschaften von neuartigen, eisenbasierten FGL maximal nutzen.

In­­­ter­­dis­zi­­pli­­nä­­re Zu­­­sam­­men­ar­beit

Um entsprechende wissenschaftliche Fragestellungen beantworten zu können, sind eine interdisziplinäre Herangehensweise und spezialisierte Infrastrukturen zwingend erforderlich. Die Disziplinen Ingenieurbau, Maschinenbau, Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, welche in Summe die Prozesse von der Werkstoffherstellung und -verarbeitung bis hin zur kombinierten Anwendung im konstruktiven Ingenieurbau verantworten, stehen hier im Zentrum.

Trans­re­gio­na­le Zu­sam­men­ar­beit

Die Universität Kassel hat im Rahmen der internen Förderlinie „ZUKUNFT“ das initiale SMARTCON-Konsortium umfassend durch personelle Ressourcen unterstützt. Hierdurch konnten die Grenzen zum Einsatz konventioneller FGL im Bauwesen umfassend erforscht und somit die Basis für die Ausarbeitung der vorliegenden Projektidee gelegt werden. Die bereits veröffentlichten Arbeiten sind in den Darstellungen der jeweiligen TP als projektrelevante Vorarbeiten aufgeführt .

Aufgrund der bereits bestehenden intensiven Kooperation zwischen den Standorten Universität Kassel und Technische Universität Bergakademie Freiberg und aufgrund des hohen Interesses der Freiberger Wissenschaftler*innen, das im Rahmen des SFB 799 erlangte, weltweit einzigartige Wissen (zu hochlegierten Fe-Basis-Werkstoffen mit martensitischer Phasenumwandlung) auf noch komplexere Werkstoffsysteme zu übertragen und weiter auszubauen, wurde bereits sehr frühzeitig gemeinsam zu zentralen Fragestellungen geforscht. Die entsprechenden Erkenntnisse führten zu einer Serie aktueller gemeinsamer Publikationen, die wiederum eine solide Basis für weitergehende gemeinsame Projekte darstellen.