Der Natur abgeschaut: Stählerner Klettverschluss

Klettverschlüsse haben sich auf breiter Front in Industrie und Haushalt durchgesetzt. Doch sie haben einen Haken: Für viele Anwendungen sind sie zu schwach. Am Lehrstuhl für Umformtechnik und Giessereiwesen der Techni-
schen Universität München wurden nun Klettverschlüsse aus Federstahl entwickelt. Sie sind gegen Chemikalien beständig und halten auch bei 800°C noch einem
Zug von bis zu 35 Tonnen pro Quadratmeter stand.

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mei. Als der Schweizer Erfinder George de Mestral nach einem Jagdausflug vor über 60 Jahren mal wieder mühsam die vielen Kletten aus dem Fell seines Hundes zupfen musste, kam ihm eine geniale Idee: Nach dem Vorbild der Natur konstruierte er einen Verschluss aus vielen kleinen Schlingen und Haken, den Klettverschluss. «Der unschlagbare Vorteil einer Klettverbindung ist, dass sie einfach zu schliessen und wieder zu öffnen ist», erläutert Josef Mair, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Umformtechnik und Giessereiwesen (UTG) der Technischen Universität München.

Das Haken-Ösen-Prinzip kommt deshalb vielseitig zum Einsatz: Als Alternative zu Schnürsenkeln, zum Befestigen medizinischer Bandagen und Prothesen oder als Kabelschutzmanschetten in der Elektronik von Automobilen und Flugzeugen.

Starke Lösung Metaklett

Leider sind gängige Klettverbindungen aus Kunststoff nicht besonders beständig gegenüber Hitze und aggressiven Chemikalien. «Doch beispielsweise im Automobilbereich kann es sehr heiss werden. Schon ein in der prallen Sonne abgestelltes Fahrzeug erreicht Temperaturen von 80°C. In der Nähe des Abgaskrümmers entstehen Temperaturen von mehreren Hundert °C. In Krankenhäusern werden zur Reinigung aggressive Desinfektionsmittel eingesetzt und beim Fassadenbau sind herkömmliche Klettbänder zu schwach», erläutert Mair die Problemlage. Unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Hartmut Hoffmann entwickelte das UTG im Rahmen eines 2005 gestarteten Verbundprojektes des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in enger Kooperation mit Partnern aus der Industrie eine Lösung: «Metaklett», die stählerne Klettverbindung.

Temperaturen über 800°C oder aggressive Lösungsmittel sind kein Problem für «Metaklett» - und das bei einer Haltekraft von bis zu 35 Tonnen pro Quadratmeter bei Zug parallel zur Klettfläche. Senkrecht zur Klettfläche hält sie immer noch einer Zugkraft von sieben Tonnen pro Quadratmeter stand. Dennoch kann sie jedermann rasch und ohne jegliches Werkzeug lösen und wiederverschliessen, wie einen Klettverschluss am Kinderschuh.

Als Werkstoff wählten die Forscher einen Federstahl, der hohe elastische Verformbarkeit mit hoher Festigkeit vereint. Am Computer entwarfen sie verschiedene dreidimensionale Modelle für das optimale Ineinandergreifen der Elemente. Vielversprechende Kandidaten bauten sie als Prototypen nach und unterzogen sie umfangreichen Tests. Allein von der «Flamingo» getauften Geometrie wurden rund 40 Variationen am Computer getestet. Dabei studierten sie ihre Bindungsstärke und ihr Verhalten bei extremen Temperaturen, um die Grenzen ihrer Belastbarkeit auszuloten.