Daß man Holz nicht schweißen kann, galt bisher als Binsenweisheit. Doch Burkhard Suthoff ist das scheinbar Unmögliche geglückt. Zusammen mit seinem Team hat der Professor vom Bremer Institut für optimierte Physik ein bekanntes Verfahren, das Reibschweißen, so verbessert, daß es jetzt jedes beliebige Material mit jedem anderen verbinden kann.
“Die Materialien vergessen einfach, was sie waren”, nennt Suthoff das Geheimnis des Reibschweißens. Zunächst lassen die Wissenschaftler Werkstücke, die sie verbinden wollen, rotieren oder schwingen. Wenn sie dann die Teile zusammenführen, werden die Atome an der Kontaktstelle durch die Reibung ionisiert. Die entstehenden elektrisch geladenen Teilchen bleiben so lange in der Reibfläche gefangen, bis sie sich durch die zusätzliche Energie eines hydraulischen Stoßes umgruppieren und neue Bindungen eingehen.
Das Ganze dauert noch nicht einmal eine Sekunde. An der Schweißnaht entsteht ein völlig neues Material mit extrem hoher Dichte. Unter dem Elektronenmikroskop zeigt sich, daß dort die Körnung viel feiner ist als in den ursprünglichen Stoffen.
Die Bremer Wissenschaftler erwärmen die Werkstücke beim Schweißen so lange, bis die Schmelztemperatur eines der Materialien nahezu erreicht ist. So entstehen in der Schweißnaht keine Hohlräume, die die Festigkeit der Verbindung verringen. Das weiche Material wird in alle Fugen und Löcher gepreßt.
Allerdings haben die Forscher mit einer Schwierigkeit zu kämpfen: Für das Reibschweißen zweier Werkstücke müssen sie zunächst in aufwendigen Versuchsreihen die beste Drehzahl und den besten Druck herausfinden. Denn bisher gibt es keine mathematische Gleichung, die ihnen darüber Auskunft erteilt.
Mit dem Bremer Verfahren kann nicht nur Holz geschweißt werden, sondern zum Beispiel auch Teflon oder Kunststoffe. Die Naht ist dabei sehr stabil: Selbst ein Druck von 110 Bar konnte einem geschweißten Plastikbehälter nichts anhaben. Die neue Methode könnte auch das Schweißen von Fahrzeugen aus Aluminium wesentlich vereinfachen – ein großer Vorteil für die Automobilindustrie.
Stephanie Möller
