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Baustoffe der Zukunft

Kann gedruckter Rauch Wärme dämmen?

Aerogel: Ein extrem leichter Schwamm aus Aerogel liegt auf einer Kirschlüte
Ein Schwamm bestehend aus Aerogel: So leicht, dass selbst eine Kirschblüte das Material trägtFoto: dpa picture alliance

Aerogel ist ein ungewöhnlicher Werkstoff. Weil er fast nur aus Luft besteht, ist er extrem leicht, dabei äußerst porös. Dennoch kann Aerogel Wärme dämmen, was den Stoff für die Bauindustrie interessant macht. Die Herstellung war bislang jedoch ziemlich teuer. Forscher haben nun eine kostengünstigere Methode gefunden, Aerogel herzustellen und dabei stabiler zu machen.

Fast aus nichts – daraus besteht Aerogel. Die schaumartige Substanz setzt sich zu 99,99 Prozent aus luftgefüllten Hohlräumen zusammen und ist federleicht. Unzählige, winzige Poren sind für einen Effekt verantwortlich. In der Baubranche kommt Aerogel schon zum Einsatz. Die Poren können Wärme hervorragend isolieren. Das würde man bei einem Stoff mit „fast nichts“ erstmal nicht vermuten.

Wie wird das „gedruckter Rauch“ hergestellt?

Kleiner Haken: Bislang ist die Herstellung von Aerogel ziemlich aufwendig und teuer. Dennoch ist Aerogel begehrt. Denn neben der Isolierung von Wärme ist der Stoff lichtdurchlässig. Deshalb wird er beispielsweise für die Wärmedämmung und den Blendschutz von Dachfenstern verwendet. Daneben kommt ultraleichtes Aerogel auch in der Raumfahrt zum Einsatz.

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Zweiter Haken: Der Stoff ist zickig. Wegen der Leichtigkeit ist das Material brüchig und spröde, ähnlich wie Styropor. Aerogel wird wegen seiner Fragilität in Fachkreisen daher auch als gefrorener Rauch bezeichnet. Die Brüchigkeit machte Forschern auch bei der Entwicklung einer kostengünstigeren Produktion bislang einen Strich durch die Rechnung. Die Idee, die Substanz auf Tinte für 3-D-Drucker zu verwenden, um daraus anwendbare und kleine Bauteile herzustellen, war bislang problematisch.

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Tinte aus Aerogel

Ein Forscherteam um Wim Malfait von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa, Schweiz) hat nun eine Lösung für den 3-Drucker im renommierten Fachblatt „Nature“ vorgestellt. Die von dem Team entwickelte Aerogel-Tinte ist so flexibel, dass sie nach dem Ausdrucken die Form behält. Durch die neu erreichte Stabilität ist das Material nun auch für den Einsatz von kleinsten Strukturen verwendbar. Das könnte beispielsweise für die Computertechnologie von Nutzen sein. Denn auch elektronische Bauteile wie Computer-Chips müssen mit Temperaturschwankungen zurecht kommen.

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Wo wird Aerogel auf dem Bau eingesetzt?

In erster Linie kommt Aerogel auf dem Bau als Wärmedämmstoff zum Einsatz. Was mit der 3-D-Tinte in minimalen Maßstab erst jetzt realisierbar ist, kann man bei größeren Bauteilen schon länger umsetzen: Um die Stabilität des Materials zu erhöhen, werden andere Dämmstoffe wie Steinwolle beigefügt. Mit diesem Material werden schließlich Aerogel-Blöcke, Dämmplatten und Dampfsperren hergestellt, die vor allem für die Innenraumdämmung verwendet werden.

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