Zellulare Metalle auch in Werkzeugmaschinen. Chemnitzer bauen weltgrößtes Metallschaumteil für Fräsmaschine

Zu den zellularen Metallen gehören offen- und geschlossenporige Metallschäume ebenso wie metallische Hohlkugel- und Faserstrukturen oder im Verbundguß gefertigte Werkstoffe. Zellulare Metallstrukturen verbinden eine geringe Dichte mit einem hohen Energieabsorptions- und Dämpfungsvermögen. Sie werden in Leichtbau- und Dämpfungskomponenten von Werkzeugmaschinen eingesetzt. Herstellen lassen sich die zellularen metallischen Werkstoffe in Form von Blöcken, Platten, Sandwiches sowie 3D-Teilen und können mit den Verfahren wie Sägen und Wasserstrahl-Abrasivschneiden bearbeitet werden. Aluminiumschaum weist eine geringe Dichte, ein gutes Masse-Steifigkeits-Verhältnis und ein hervorragendes Energieabsorptionsverhalten auf. Bewegte Baugruppen können leichtgewichtig ausgelegt und Maschinenstrukturen bedämpft werden. Überwiegend handelt es sich dabei um Verbunde aus Stahl und Alu-Schaum, wie Sandwiches und ausgeschäumte Profile, die zu sehr großen Baugruppen verschweißt werden. Für eine Fräsmaschine im Großwerkzeug- und Formenbau hat das Fraunhofer-Institut IWU, Chemnitz, das weltweit größte Metallschaumteil gefertigt. Der 6 m lange Querträger wurde aus 1,20 m x 1,20 m großen Sandwichplatten durch Schweißen gefügt. Bedingt durch sein Eigengewicht biegt er sich um nur 14 Mikrometer durch, während eine adäquate Konstruktion aus Stahlträgern auf eine Durchbiegung von 34 Mikrometer käme. Beri einer HSC-Fräsmaschine konnte das IWU die Schlitten-Masse halbieren und die Dämpfung versiebenfachen. Der Querschlitten der Fräsmaschine wurde aus einzelnen Stahl-Aluminiumschaum-Sandwiches verschweißt. Metallische Hohlkugeln entstehen durch das Beschichten vorwiegend organischer Trägerwerkstoffe mit Metallpulvern. Aus solchen 'Grünkugeln' zusammengesetzte Hohlkugelstrukturen werden durch Sintern zu Fertigbauteilen weiterverarbeitet. Neben den multifunktionalen Leichtbau-Eigenschaften besitzen diese zellularen Werkstoffe ein sehr gutes Schallabsorptionsvermögen. Im Frequenzbereich bis 1000 Hz schneiden sie wesentlich besser ab als die bisher eingesetzten Fasermaterialien. Metallfasern werden durch Schmelzextraktion gewonnen. Mit speziellen Aufbereitungs- und Deponiertechniken und anschließendem Sintern entstehen Platten, Rohre und spezielle Fremdkörper daraus. Anwendungen sind beispielsweise Heißgas- und Dieselpartikelfilter, Katalysatorenträger und Explosionsschutzvorrichtungen. Bei Ex-geschützten Motoren 'entschärft' das Flame-Stop-Element austretendes heißes Gas, so daß potenzielle Explosionen nicht auf die Umgebung übergreifen können. Das Bauteil besteht aus versinterten Metallfasern. Offenporige Metallschäume entstehen durch modifiziertes Feingießen. Sie können als Platten und Zylinder in verschiedenen Legierungen und Porositäten gefertigt werden. Durch ihre offene Struktur eignen sie sich als Wärmetauscher, Katalysatorträger, Energieabsorber, Filter oder Mischer.