Abschirmung in der Werkstofftechnik

Abschirmung bezeichnet in der Werkstofftechnik alle Maßnahmen, mit denen ein Werkstoff, ein Bauteil oder ein Prozess gezielt vor äußeren, meist schädigenden Einwirkungen geschützt wird. Dies umfasst mechanische, thermische, elektromagnetische, elektro­statische, partikuläre und radiologische Einflüsse ebenso wie chemische Reaktionspartner.

Im Bereich der elektromagnetischen Abschirmung (inkl. EMI- und elektrostatischer Abschirmung) werden leitfähige oder magnetische Werkstoffe eingesetzt, um Felder durch Reflexion, Absorption und Umlenkung (Streufelder) zu reduzieren. Wichtige Kenngrößen sind elektrische Leitfähigkeit, magnetische Permeabilität, Materialdicke sowie die Skin-Tiefe in Abhängigkeit von der Frequenz. Typische Werkstoffe sind Kupfer-, Aluminium- und weichmagnetische Legierungen sowie metallisierte Polymere und Verbundwerkstoffe.

In der Schweißtechnik dient Abschirmgasschutz (z.B. Argon-Schutzgas) der Abschirmung des flüssigen Schweißbades vor der Umgebungsatmosphäre, um Oxidation, Stickstoffeintrag und Porenbildung zu vermeiden. Hierzu zählt auch die Gasblasenabschirmung in Schmelz- und Gießprozessen. Die Wirksamkeit wird durch Strömungsführung, Gasreinheit, Dichte und Viskosität sowie durch Prozessparameter bestimmt.

Beim Strahlungsschutz gegen ionisierende Strahlung (γ-, Röntgen-, Neutronenstrahlung) werden Werkstoffe mit hoher Ordnungszahl bzw. hohem Wasserstoff- oder Bor-Gehalt genutzt. Die Abschirmwirkung wird über lineare und massenbezogene Schwächungskoeffizienten beschrieben und ist stark energieabhängig.

Übergeordnet ist Abschirmung eng mit dem Konzept der Spannungsabschirmung verknüpft, bei der Geometrie, Gefüge oder Verbundaufbau so gestaltet werden, dass lokale Spannungsintensitäten in kritischen Bereichen reduziert werden. Moderne Entwicklungen fokussieren auf multifunktionale Abschirmwerkstoffe, die mechanische, thermische und elektromagnetische Anforderungen simultan erfüllen.

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