Metallschaum verhindert Eisenbahnunglücke
Neues Material der North Carolina State University für Kesselwagen widerstandsfähiger als Stahl
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Metallschaum vor (oben) und nach dem Aufprall (Fotos: Afsaneh Rabiei, ncsu.edu) |
Raleigh (pte013/07.11.2025/11:30)
Forscher der North Carolina State University um Afsaneh Rabiei machen Kesselwagen mit gefährlichen Gütern wie Chemikalien und Treibstoffen künftig sicherer gegen mechanische Kräfte, die beispielsweise bei Zugunglücken auf sie einwirken. Dies gelingt mit einem Material, das deutlich leichter ist als das bisher verwendete Stahlblech. Und es hat eine Konsistenz, die eher Schwäche vermuten lässt: Es ist ein Metallverbundschaum (CMF), der enormen Kräften widerstehen kann.
Schaum oft überlegen
CMF sind Schaumstoffe aus Hohlkugeln, die aus Materialien wie Edelstahl, Nickel oder anderen Metallen und Legierungen hergestellt und in eine metallische Matrix eingebettet sind. Das resultierende Material ist sowohl leicht als auch extrem widerstandsfähig gegenüber Druckkräften und eignet sich für Anwendungen, die von Flugzeugflügeln über Fahrzeugpanzerungen bis hin zu Körperschutzausrüstungen reichen.
Darüber hinaus isoliert CMF besser gegen hohe Temperaturen und ist in einer solchen Umgebung widerstandsfähiger als herkömmliche Metalle und Legierungen wie Stahl, unterstreichen die Wissenschaftler. Damit ist der Schaum offensichtlich ideal auch für Kesselwagen für die Bahn sowie Tankschiffe und Lastkraftwagen.
Hervorragende Ergebnisse
"Die Sicherheit von Kesselwagen ist wichtig, und das US-Verkehrsministerium stellt sehr strenge Testanforderungen an alle Materialien, die für deren Herstellung verwendet werden dürfen. CMF hat diese Tests mit Bravour bestanden, und der nächste Schritt für uns war es zu sehen, wie sich das Material in Durchstoßversuchen verhält - wenn also spitze Gegenstände mit Wucht auf die CMF prallen. Die Ergebnisse waren hervorragend", unterstreicht Rabiei.
Für die Durchstoßprüfung haben die Forscher einen Eisenbahnwagen genutzt, dessen Spitze aus einer stählernen Nase mit einer Fläche von 15 Mal 15 Zentimetern bestand. Diesen beschleunigten die Forscher auf gut acht Kilometer pro Stunde und lenkten ihn auf eine hochwertigen Stahlplatte, wie sie in Kesselwagen verwendet wird.
Die Nase durchschlug die Platte mit Leichtigkeit. Als sie den Rammkörper mit einem gut drei Zentimeter dicken Stück CMF polsterten und den Versuch wiederholten, hinterließ der Aufprall in der Stahlplatte nur eine Delle. Der Schaum hatte die Kraft weitgehend absorbiert. "Leichtes CMF absorbiert Durchstoß- und Aufprallenergien effizienter als massiver Stahl", schließt Rabiei.
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