Metallteile wie Bremsscheiben oder Kurbelwellen geben bald Auskunft über ihren Gesundheitszustand: Ingenieure haben in stark beanspruchte Werkstoffe sogenannte gentelligente Codes eingebaut.

Zahnriemenscheibe mit Code aus Stahlkugeln

Kurbelwelle an Steuerzentrale: »Dieser Fahrer ist ein Heißsporn. Motoröl ist schlecht. Rissbildung hat eingesetzt. Alarm!« Zahnriemen an Werkstatt: »Wartungsintervall abgelaufen, müsste ersetzt werden. Doch mein Besitzer ist Sonntagsfahrer, fühle mich prächtig. 20000 Kilometer halt ich noch durch.«

Es geht um viel Geld. Und ums Image des Herstellers. Um teure Rückrufaktionen, folgenreiche Unfälle. Schlimmstenfalls um den GAU. In der Waschmaschine, im Auto, ICE oder Atomkraftwerk werden Bauteile neu eingesetzt und sind schon schadhaft. Oder sie altern unerwartet schnell. Oder überraschend langsam und werden zu früh ausgetauscht. Man steckt halt nicht drin. Maschinenbauers Traum wäre, dass Kurbelwellen, Bremsscheiben oder Hochdruck-Rohrleitungen wie Patienten mitteilen könnten: »Ich heiße XY, bin so viel Jahre alt, war bereits da und dort in Behandlung, habe einen Geburtsfehler, zudem viel Stress und seit gestern Fieber.«

Am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Universität Hannover erinnert nichts an Träumer und Spinner. Trotzdem dreht sich derzeit alles um diesen Traum. Etwa zwanzig Wissenschaftler um den Maschinenbauer Berend Denkena schwärmen von »wissenden und fühlenden Werkstücken«. Ihr Projekt trägt den Namen: »Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus – Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik«. Die eigentümliche Biologisierung des Maschinenbaus hat vor zwei Jahren die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) überzeugt, für 12 Jahre einen Sonderforschungsbereich zu fördern. Auf der aktuellen Hannover Messe stellen die Forscher ihre Ideen während eines Kolloquiums vor. Die Wirtschaft signalisiert: Spannende Sache!

Kann ein Stück Metall seine Lebenserfahrung speichern und bei Bedarf weitergeben? Ein Querlenker ist ein aufwändig konstruiertes Blechteil, an dem beim Auto das Rad aufgehängt ist. Schlaglochreiche Straßen beanspruchen ihn erheblich, ohne äußerlich erkennbare Stresssymptome. Die Forscher verpassen dem Querlenker im Bereich des größten Stresses eine kleine Beule. Im Beulenbereich verändert sich das Material, es verliert an Elastizität und wird etwas härter. Diese Verhärtung kann man mit Wirbelstromsensoren messen. Kontrolliert man jetzt dauernd oder immer mal wieder die zunehmende Verhärtung der Beule, erhält man zuverlässige Angaben über den Gesundheitszustand des Querlenkers. Und rechtzeitig Hinweise auf sein baldiges Ableben. Wird das Metall zu hart, passiert das Gleiche wie bei der zu oft gebogenen Büroklammer: Es reißt.

Eine andere Methode nutzt den Effekt, dass bestimmte Legierungen unter Belastung ihre magnetischen Eigenschaften messbar verändern. Die Industrie ist an solchen Verfahren sehr interessiert. Die Forscher arbeiten zum Beispiel mit dem TÜV Nord zusammen, der sich auch um die Sicherheit von Kraftwerken kümmert. Durch feinste Risse in Druckleitungen kann sehr heißer und womöglich radioaktiver Dampf unter Hochdruck austreten. Die Überwachung solcher Systeme ist extrem aufwändig und teuer. Hier lockt die Vision vom sich selbst überwachenden Druckrohr.

Neben dem Fühlen geht es immer auch um die Kennung der Werkstücke. Wüsste jede Bremsscheibe wenigstens ihren Namen und ihre Herkunft, wäre viel gewonnen. Plagiatschutz ist ein großes Thema; die Hersteller würden viel geben für den Nachweis, dass ihre Autos liegen bleiben, weil Werkstätten Billigkopien aus Fernost montieren statt teurer Originalersatzteile. Auch Rückrufaktionen kämen erheblich billiger, ließe sich verfolgen, in welchen Autos schadhafte Bauteile einer bestimmten Charge verbaut wurden. Dann müssten nur diese in die Werkstatt.