Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Metallschaum

Dieser hochporöse Werkstoff ist – gleich den Vorbildern in der Natur wie Holz und Knochen – sehr leicht. Aufgrund der zellularen Struktur absorbieren die Metallschäume hervorragend Energie in Form von Schwingungen, Stoß und Schall. Gegenüber Kunststoffschäumen sind die Metallschäume in der Regel deutlich stabiler und temperaturbeständiger. Außerdem eignen sich die Schäume gut für die Abschirmung elektromagnetischer Wellen.
Stand der Technik sind Schäume auf der Basis von Aluminium und Zink, die in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren Dichten von weniger als 0,5 g/cm3 aufweisen können. Oft wird der Schaum im Verbund mit Stahl- oder Aluminiumblechen in Form von Sandwiches angeboten. Die Sandwiches weisen eine vielfach höhere Biegesteifigkeit als massive Bleche bei gleichzeitig geringem Gewicht auf. Daraus ergeben sich Anwendungsfelder in zahlreichen steifigkeits- und crashrelevanten Bereichen. Am Ende ihrer Lebenszeit können die Schäume und Schaumverbunde problemlos recycelt werden.

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  • Entwicklung von Leichtbaukonstruktionen und Überführung in die Serienanwendung
  • neben dem Werkzeugmaschinenbau (Leichtbau, hohe Steifigkeit, Energieabsorption) sind Metallschäume auch im Schiffbau als Wand-, Decken- und Versteifungselement gut verwendbar
  • Einsatz als Crashabsorber im Automobilbau
  • Einsatz als Fügewerkstoff

Prozesskettenentwicklung

  • Marktanalyse
  • Prozesskettenuntersuchung
  • Prozessoptimierung
  • Kosten-Nutzen-Rechnung
  • Entwicklung von Fertigungskonzepten
  • Planung und technologische Dimensionierung von Verfahren, Werkzeug und Maschine

Entwicklung und Bewertung

  • Marktanalyse
  • Machbarkeitsstudie
  • Technologieentwicklung
  • Erarbeitung von Verfahrenskennwerten
  • Benchmarking
  • numerische Simulation
  • Prototypenfertigung
  • Ideenentwicklung für Gestaltungs- und Einsatzmöglichkeiten von Metallschäumen
  • Entwurf und Fertigung von Baugruppen
  • Beratung zur schaumgerechten Gestaltung von Bauteilen

Qualitätssicherung

  • Simulation von Bauteilverhalten mittels FE-Simulation
  • experimentelle Eigenschaftsanalyse

Maschinentechnik

  • Indirekte Strangpresse (NE-Metall-Presse), Presskraft 6,3 MN, Blockdurchmesser 100 mm, max. Pressquerschnitt 50 mm
  • Durchlaufofen, Maximaltemperatur 800 °C, beheizbare Länge 8000 mm in drei beheizbaren Kammern, drei separate Heizzonen
  • Infrarot-Strahlungsofen, max. Bauteiltemperatur ca. 1000 °C
  • Kammeröfen, Maximaltemperatur 1000 °C, fünf separate Heizzonen mit Luftumwälzung
  • Vakuumgießanlage mit Hochtemperaturofen, Kippgießanlage mit Induktionsschmelzkammern und beheizbarer Gießform, geeignet für Titanlegierungen und Edelstahl