Verknüpfung von Nano mit Makro – Chancen für den Stahlbau

Abstract

Nanostrukturierte metallische Multilayer weisen eine wesentlich höhere Festigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Duktilität als monolithische homogene Metallquerschnitte auf. Die überragenden strukturellen Eigenschaften nanostrukturierter Querschnitte sind bekannt, und so ist verwunderlich, warum bis heute kein Versuch unternommen wurde, nanostrukturierte Querschnitte in Makroquerschnitten im Konstruktiven Ingenieurbau zur Verbesserung der Querschnittseigenschaften einzusetzen. Dieser Aufsatz verknüpft die Vorteile der nanostrukturierten Multilayer mit den Bedürfnissen der homogenen metallischen Makroquerschnitte und geht der Frage nach, inwieweit das Hochleistungsmaterial Nanolaminat die konstruktiven Schwachstellen metallischer Infrastruktur ausgleichen kann. Die folgenden Schwachstellen der metallischen Konstruktion werden adressiert: 1) die Schweißnaht unter Ermüdungsbeanspruchung und Korrosion, 2) additiv gedruckte metallische Querschnitte unter Ermüdungsbeanspruchung und Korrosion. Der Aufsatz gibt Denkanstöße, wie nanostrukturierte Querschnitte möglicherweise die Zukunft im Stahlbau mitbestimmen können. Beispielhaft wird auf die Bemessung und Wartung von ermüdungsbeanspruchten metallischen Infrastrukturbauwerken, wie Brücken und Offshore‐Windenergieanlagen, eingegangen und aufgezeigt, wie Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Senkung des CO2‐Fußabdrucks, Verfügbarkeit, Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit von Stahl‐Infrastrukturbauwerken potenziell erreichbar sind.