Im Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicat-Forschung (ISC) geschehen merkwürdige Dinge. Da fristet zum Beispiel ein kleiner Holz-Specht sein Dasein im Labor und bearbeitet mit seinem Schnabel unablässig eine Plastikfolie. Das unscheinbare Stück Kunststoff hat es in sich: Die Folie ist mit "intelligenten" Fasern aus Piezokeramik angereichert. Piezokeramik gehört für viele Raucher bereits zum täglichen Leben. Sie tragen ein kleines Stück davon stets bei sich: Denn beim Zünden eines "elektrischen" Feuerzeugs wird Druck auf Piezofasern ausgeübt, der sich dann über einen Funken entlädt.Der Druck, den der Vogel auf die Folie ausübt, ist auf einem kleinen Monitor als Wellenmuster sichtbar. Wird dieses Muster, erzeugt von einer elektrischen Spannung, nun an einen Regler weitergegeben, kann dieser als Antwort eine andere Spannung zurücksenden - mit der Folge, dass die Fasern sich verlängern oder verkürzen. Die Piezofasern ermöglichen auf diese Weise, dass die Folie sich an Einflüsse von außen anpassen kann; zur Not auch an einen nervigen Vogel. Was im Labor den Eindruck einer wissenschaftlichen Spielerei macht, verspricht Anwendungsmöglichkeiten vor allem im Fahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrt. Denn die Fasern - gerade mal ein Drittel so stark wie ein menschliches Haar - machen beispielsweise aus einer herkömmlichen Airbus-Tragfläche einen adaptiven Flügel. Das Bauteil ist in der Lage, selbstständig auf Veränderungen zu reagieren, etwa auf andere Windverhältnisse oder eine Gewichtsabnahme durch den Kerosinverbrauch. "Wir kopieren die Natur"Schon seit Anfang der neunziger Jahre tüfteln Forscher des Braunschweiger Instituts für Strukturmechanik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Industriepartnern an der Entwicklung eines adaptiven Airbus-Flügels. 1998 schließlich kürte das Bundesforschungsministerium das Vorhaben "Adaptive Faserverbundstrukturen für den Leichtbau" zum Leitprojekt "Adaptronik". Dabei arbeiten unter der Leitung des DLR fünf Fraunhofer-Institute gemeinsam an der Entwicklung der "smart materials".Federführend bei der Entwicklung der piezokeramischen Fasern ist das Würzburger ISC. "Im Prinzip kopieren wir damit die Natur", erläutert der Chemiker Dieter Sporn vom ISC, "auch der Mensch nimmt ja über Nerven Reize auf, die dann vom Gehirn verarbeitet werden. Es kommt zu einer Muskelbewegung, etwa um den eigenen Körper vor Schmerz zu schützen." Ein Werkstoff, der Sporn zufolge aufgrund seiner festkörperphysikalischen Eigenschaften geeignet ist, als Sensor (Nerv) und gleichzeitig Aktuator (Muskel) zu arbeiten, ist die Piezokeramik.Auch wenn der adaptive Flügel nach Ansicht Sporns nach wie vor eine "Ingenieurs-Vision" ist, so haben die Versuche mit Piezokeramik im Flugzeugbau doch eine Katalysatorwirkung auf weitere Anwendungsbereiche. "Sehr weit ist man etwa bei der Entwicklung eines ,Flüsterhubschraubers , bei dem die Piezokeramik das bekannte Teppichklopfergeräusch ausschalten soll", berichtet der Chemiker. An der Entwicklung eines solchen leisen Helikopters arbeiten der Europäische Luft- und Raumfahrtkonzern EADS im bayerischen Ottobrunn, der Hersteller Eurocopter und das DLR. Die Forscher des Konsortiums haben eine spezielle Rotorklappe entwickelt, die sich mit derselben Frequenz bewegt wie der Rotor selbst. Die piezokeramischen Fasern in der Klappe wirken der Rotorbewegung entgegen und unterdrücken so den nervtötenden Schall. "Dabei geht es nicht nur um das Teppichklopfen, das außerhalb des Helikopters entsteht, sondern auch um die Passagiere im Innenraum. Auch dort mindert die Piezokeramik unangenehme Vibrationen", sagt Valentin Klöppel, Entwicklungsingenieur der deutschen Niederlassung von Eurocopter. Eine piezokeramische Folie, die um die Streben zwischen Rotor und Kabine gelegt wird, ermöglicht die Lärmminderung. Bis zur praktischen Anwendung werden Klöppel zufolge aber noch fünf bis sieben Jahre ins Land gehen. "Dann werden wir aber immerhin eine Lärmreduzierung für die Umwelt von bis zu einem Drittel erreichen", sagt der Ingenieur.In der Raumfahrt könnten die intelligenten Fasern gewährleisten, dass auch Antennen im All zum Beispiel auf Temperaturänderungen reagieren und so konstant und präzise ausgerichtet bleiben. Denkbar ist auch, dass die Fasern als eine Art Warnsystem für Schäden in Flugzeugen fungieren. Bisher werden die Flieger noch aufwändig per Hand mit Ultraschall-Geräten untersucht.Autos werden leichterAuch in der Autoindustrie hat man ein Auge auf die Piezokeramik geworfen. Bisher unterdrücken Dämmstoffe in der Karosserie des Fahrzeugs unerwünschte Vibrationen und Geräusche. Fällt diese Dämmung weg, wird das Auto erheblich leichter. Ersetzt man die herkömmliche Dämmung nun durch Piezofasern und die notwendige Elektronik, könnte das "smarte" Auto der Zukunft mit adaptiver Technologie immer noch bis zu einem Drittel leichter sein als heute, sagen Experten. So dürften die neuen Werkstoffe nicht nur den Lärm, sondern auch die Erregung über hohe Benzinpreise dämpfen. Zurzeit erprobt die Forschungsabteilung von VW die Anwendungsmöglichkeiten der Fasern in der Autoindustrie. Die Ingenieure statten dazu das Dach des Bora mit 0,2 Millimeter dünnen Piezo-Folien aus, um die Lärmverminderung im Innenraum zu testen. Ähnliches plant die Bahn für die Innenverkleidungen ihrer ICE-Züge.Die adaptiven Fasern bieten also ökonomische wie ökologische Vorteile. Vor diesem Hintergrund hält Dieter Sporn die immer wiederkehrende Debatte über Benzinpreise und Ökosteuer für überzogen: "Künftig werden wir mit viel leichteren Fahrzeugen auskommen, die weniger Energie verbrauchen - und das ohne einen Verlust an Komfort."Weitere Informationen im Internet:www.lp-adaptronik.de/BERLINER ZEITUNG Die Grafik zeigt, wie die Schalldämpfung mit piezokeramischen Folien auf dem Autodach funktioniert: Der Motor und das Rollen auf der Straße versetzen das Fahrzeug in Schwingungen, die als Dröhnen im Innenraum wahrgenommen werden. Computergesteuerte gegenläufige Schwingungen vermindern diesen Lärm.