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Aluminiumschaum - ein Werkstoff für das Bauwesen?. Tl.1: Herstellung, Eigenschaften, Bearbeitung und Anwendungspotential

Aluminum foam - a material for the building industry. Pt.I: Production, properties, processing and application potential
 
: Rybandt, S.; Lies, C.; Hohlfeld, J.; Hipke, T.

Bauingenieur 86 (2011), No.3, pp.97-105
ISSN: 0005-6650
German
Journal Article
Fraunhofer IWU ()
Aluminiumschaum; Stahl-Aluminiumschaum-Sandwichelement; Herstellung; Bearbeitbarkeit und Eigenschaften der Schäume; Verbindungstechnologie; Prinzipien des konstruktiven und stofflichen Leichtbaus; ausgewählte Anwendungen Aluminum foam; steel-aluminum foam-sandwich panels; manufacture; workability and properties of the foams; connecting technologyprinciples of design and lightweight construction material; selected applications

Abstract
Im Bauwesen werden heute aus Effizienzgründen viele Gebäude unter Berücksichtigung von Leichtbauprinzipien konzipiert. Die Kombination von Stoff- und Strukturleichtbau spielt dabei eine bedeutende Rolle. Obwohl die meisten Leichtbauwerkstoffe, z. B. Aluminium, teurer als die konventionellen Werkstoffe Beton und Baustahl sind, ergeben sich bei einer ganzheitlichen Kostenbetrachtung über die Lebenszeit eines Bauwerks Einsparungen. Kostenvorteile lassen sich beispielsweise beim Transport zur Baustelle und bei der Auslegung der Fundamente erzielen. Halbzeuge aus Aluminiumschaum, im Besonderen Sandwiches, eigenen sich hervorragend für Leichtbaukonstruktionen. Der Nachweis konnte bereits in Serienanwendungen des Werkzeugmaschinenbaus erbracht werden. Im Bauwesen fand der Werkstoff Aluminiumschaum bisher kaum Beachtung. Aufgrund seiner zellularen Struktur ist Aluminiumschaum sehr leicht. Zudem besitzt er ein hohes Schwingungsdämpfungsvermögen. Halbzeuge aus und mit Aluminiumschaum werden meist in Form reiner Schaumplatten, Sandwiches und ausgeschäumter Hohlstrukturen angeboten. Große Konstruktionen lassen sich hervorragend aus vorgefertigten Aluminiumschaum-Halbzeugen fertigen. In diesem Beitrag werden die Herstellung der Schäume, deren Eigenschaften, verfügbare Werkstoffverbunde sowie Möglichkeiten der Bearbeitbarkeit der Schäume und deren Halbzeuge dargestellt. Prinzipien des konstruktiven und stofflichen Leichtbaus, die mit den neuen Werkstoffen realisierbar sind, werden präsentiert. In einem zweiten, folgenden Beitrag wird dann die Fragestellung diskutiert, welches Potential Aluminiumschaum für Anwendungen im Bauwesen besitzt.

 

For efficiency reasons many buildings are realized by using the lightweight design principles. The combination of fabric and lightweight structure plays a significant role. Although most lightweight materials, such as aluminum, are more expensive than the conventional materials concrete and structural steel, savings result due to the comprehensive cost analysis over the lifetime of a building. For example cost advantages can be achieved during the transport to the building site and in the dimensioning of the basement.
Semi-finished aluminum foams, especially sandwiches are excellent for lightweight constructions. The applicability has already been proven in several serial applications for machine tools. In the building industry aluminum foam is still an unknown material.
Due to its cellular structure aluminum foam is very light. The material has also a high vibration damping capacity. Semi-finished products made from or made with aluminum foam are usually offered in the form of pure foam plates, sandwiches and foam-filled hollow structures. Large structures can be produced excellent by using prefabricated semi-finished aluminum foam.
In this paper the fabrication of the foams, their properties, available composite materials and opportunities for the machineability of the foams and their semi-finished products are shown. Principles of lightweight design that can be realized with the new materials are presented. The presentation of selected applications completes the review.
The potential of aluminum foam for applications in the building industry will be discussed in a second, following paper. First prototype developments will be presented.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-155612.html