Super leichte und torsionsfeste Bauteile aus Zentallium

[awhelisi]

Hallo.
Ich wollte hier mal einen neuen Werkstoff vorstellen, aus dem sich sehr leichte und torsionsfeste Wellen und sonstige Elemente herstellen lassen. Bei dem Werkstoff handelt es sich um Zentallium, der von der Firma Zoz GmbH produziert wird. Das Material ist ein mit Carbon Nano Tubes gespicktes Aluminium, wodurch es eine sehr hohe Festigkeit erreicht wird. Das Material lässt sich spanend bearbeiten, bohren, fräsen und auch schleifen ohne spezielle Anforderungen an die Schleifmaschine wie zB. mit Petroleum schleifen.
Die Werkstoffeigenschaften hier mal verglichen mit anderen Al Werkstoffen, Titan und Edelstahl.



Wirklich immens ist der Gewichtsunterschied zwischen zwei identischen Bauteilen aus Stahl und Zentallium, denn dieser Beträgt ca. 60% weniger, wenn das Bauteil aus Zentallium gefertigt ist. Als Beispiel dient hier die Hauptrotorwelle eines Logo 600 Helis, den ich selber fliege.



Bie diesen Eigenschaften schlägt das Modellbauerherz gleich höher und daher wollte ich euch das Material mal vorstellen. Momentan können wir es als 15mm Rundstange und als 20x5mm Flachstange hestellen. Wenn hier Interesse besteht, kann ich sicher auch das eine oder andere Samplestück zukommen lassen. Ich persönlich habe so was auch immer lieber in der Hand als nur auf dem Papier.

Natürlich beantworte ich auch gerne sämtlich Fragen zum Material.

Gruss Arne

[Franz Koukol]

Hi,

so wie sich das aufgrund der Spezifikation für michr darstellt ist das Material für den von dir gewählten Anwendungszweck zu spröde....was sagt der Hersteller dazu?

[awhelisi]

Hallo Franz.
Das dachte ich auch und habe es trotzdem ausprobiert. Siehe http://www.youtube.com/watch?v=tODr_sTvO-o Ich schiebe Skepsis gegenüber neuen Materialien unabhängig von diesem erst mal auf Seite. Natürlich ist dem Hersteller bekannt, daß er an der Dehnung noch arbeiten muss und das ist auch voll in der Entwicklung am laufen. Es gibt ja auch bei uns im Modellbau noch viele weitere Anwendungsfälle, wo so etwas zur Gewichtsreduzierung eingesetzt werden kann. Ich denke hier zB. an die ganzen Stahlantriebswellen im RC Car, Antriebswellen für Powerboote ... etc.. etc..
Gruss Arne

[Timo S.]

Ist mit "Dehnung" die Bruchdehnung gemeint?

Gibts davon ein Spannungs-Dehnungsdiagramm? Streckgrenze?

[awhelisi]

Hallo Timo.
Ja genau das habe ich damit gemeint. Es gibt wohl auch Diagramme von Zugversuchen, zumindest sind welche gemacht worden. Da ich nicht direkt mit der Entwicklung des Materials beschäftigt bin, sondern quasi das nur am Rande begleite, muss ich spezifische Daten erst bei meinen Kollegen abrufen. Wenn da Interesse dran besteht, harke ich mal hinterher.
Gruss Arne

[FamZim]

Hi

Der Vergleich mit Stahl hinkt ja sehr, das ist ja Baustahlfestigkeit! (700 N(mm²) da nimmt man anderes bis 2000 N/mm², da ist der Vorteil schon weg .

Gruß Aloys.

[awhelisi]

Hallo Aloys.
Nun, ob der Vergleich hinkt, sehen wir jetzt.

Nehmen wir die beiden abgebildeten Wellen und einen Taschenrechner dazu, erhalten wir die folgende Ergebnisse.

Stahlwelle: 2000N/mm² Ø10mm L=200mm G=78g -> Zugfestigkeit 157000N = 0,049N/g
Zentallium Welle: 700N/mm² Ø10mm L=200 G=31g -> Zugfestigkeit 54950N = 0,056N/g

Somit ist ein Zentallium Bauteil, welches die gleiche Festigkeit aufweist wie ein hochfestes Stahlbauteil, immer noch 12% leichter als das vergleichbare Stahlbauteil.

Gruss Arne

[FamZim]

Moin

Ja 12 % leichter aber entscheident ist auch der Preis !
Noch was anders zur Dehnung, da sieht es ja unschlagbar aus.
Das ist auch so eine Denkfalle !
1% Dehnung und dann ist die max Last erreicht, und dann ? Bruch ! = Festigkeit gleich null.
Bei Stahl ? ziehe mal daran bis er sich zu längen beginnt, genau DA ist die max Belastung.
Kann mich nicht erinnern das man einen, irgendeinen Draht oder sonstiges 8 % länger ziehen kann und er federt wieder zurück, keine Schangs, warscheinlich auch nur 1 % aber dann biegt oder dehnt er sich unter beibehaltung der momentanen Kräfte ohne Zerstört zu werden.
So ein Verhalten ist mir da schon lieber.
Wenn ein Hubi bei Bodenberürung die Stahlwelle verbiegt, wäre sie ja dann durchgebrochen und fliegt weg ! oder?
Ausreichen Überdimensioniert sicher ein guter Werkstoff Interessand allemal .

Gruß Aloys.

[MarkusN]

Wobei ich, wie bei allem mit diesen Nanotubes, hier auch das Gefühl habe: "A solution in search of a problem."


"Wir haben da dieses absolut tolle Material! Lassuns herausfinden, wozu man es brauchen kann!"

[bo]

Und wie verhalten sich die Nanopartikel beim bearbeiten? Ist das Gesundheitsschädlich?

[awhelisi]

Hallo Zusammen.

Der Preis ist niedriger als der von Titan oder Al-Li, aber höher als der von A2 oder den anderen Al Legierungen. Natürlich muss er das momentan auch sein, da das Material ja nicht in den Massen hergestellt wird, wie die verglichenen. Und, natürlich bricht auch dieses Material genau so wie ein gehärteter Inbusschlüssel, wenn man es überlastet, im Vergleich zu den anderen Aluminium Materialien, weist es aber eine sehr hohe Festigkeit auf.

Da die CNT`s im Alu gebunden sind, treten diese bei einer Bearbeitung nicht aus. So fein kann man nicht mal Schleifen und die Kühlemulsion ist sicher nicht gesünder.

Was mir hier sehr auffällt, ist der zwingende Drang auf der Suche nach negativen Eigenschaften. Ich suche keine Problemsteller und auch keine Problemlöser, dafür haben wir Ing.+ Dr. beschäftigt. Sinn dieses Beitrags soll es sein, euch das Material einmal vor zu stellen, zu zeigen das es im Aluminiumbereich was neues gibt. Was man dann daraus macht, bleibt ja jedem selbst überlassen.

Gruss Arne

[MarkusN]

natürlich bricht auch dieses Material genau so wie ein gehärteter Inbusschlüssel, wenn man es überlastet, im Vergleich zu den anderen Aluminium Materialien, weist es aber eine sehr hohe Festigkeit auf.

Mit nur 1% Dehnung ist es aber eben sehr spröde. Und gerade im Crashfall gibt es nunmal viele Belastungsfälle, die über die Dehung definiert werden, und nicht über die Kräfte.

Da sind rotierende Bauteile, die potentielle Geschosse sind, einfach im Nachteil.

[franz hintermann]

Hi Arne,
das mit dem negativen denken darfst du nicht übel nehmen. das ist nur ein abklopfen der eigenschaften.
jeder freut sich über besseres material, aber es muß auch immer richtig eingesetzt werden, und da muß ich wissen was es nicht kann oder so.
denke auch, dass es viele schon im hinterkopf gespeichert haben.
also lass uns weiter diskutieren und du verteidigst den Zentallium
nix via unguat
franz

[FamZim]

Hallo Arne

Meine Komentare dienen nur dazu das Material richtig ein zu stufen um es Sinnvol einsetzen zu können.
Da ich selber Aluguß mache, aus kleineren Stücken, und nur bis zu 200 N/mm² komme wäre ein gießen mit 700 N/mm² ein riesengroßer Fortschritt.
Kleinere Wandstärken usw wären möglich.
Ich nehme aber an das eine Umformung nur durch Material abtrag möglich ist, und durch einschmelzen die Festigkeit (wenn es überhaubt möglich ist) leidet.
Meine Teile sind bis 140mm Durchmesser:
http://www.rc-network.de/forum/attac...5&d=1285960871
So etwas zb
Halte Uns mal auf den Laufenden

Gruß Aloys.

[awhelisi]

Guten Morgen zusammen.

Das Zentallium in Stangenform wird bei uns derzeit mit einer Strangpresse hergestellt. Da es in seiner Basis ein Pulver ist, kann man es zB. Sintern. Hier würde sich jede X-beliebige form herstellen lassen. Natürlich verändert sich je nach Herstellungsprozess die Eigenschaft des Materials und des Bauteils. Diese müssen anschließend natürlich überprüft werden und die Herstellungsparameter angepasst. Wir selber haben leider keine Möglichkeit zu Sintern. Wenn hier jemand Zugriff auf entsprechendes Equipment hat, wäre dieses uns herzlich Willkommen.

Gruss und schönen Sonntag
Arne