HoverLIGHT – Das Aus für alle Schwingungsprobleme

HoverLIGHT, ein Synonym für schwebend leicht, steht für eine Materialentwicklung aus Aluminiumschaum und partikelgefüllten Metallhohlkugeln. Die Kombination der beiden zellularen Werkstoffe vereint zwei verschiedene Dämpfungsmechanismen in einem Verbund. Der erwartete hochwirksame Dämpfungseffekt liegt beim bis zu Zehnfachen konventioneller Guss- und Stahlbaugruppen.

• Aluminiumschaum ist mit einer Dichte von 0,5 g/cm3 sehr leicht. Seine zellulare Struktur ermöglicht den Abbau von Schwingungsenergie durch mikroplastische Verformungen und die Reibung der Oberflächen von Mikrorissen in den Zellwänden.
• Partikelgefüllte Hohlkugeln wirken über einen anderen Effekt schwingungsdämpfend. Wird die Kugel in periodische Bewegung versetzt, überträgt sich der Impuls auf die losen Partikel im Hohlkugelinneren. Die für die Bewegung der Partikel notwendige Energie wird der Schwingungsenergie der Umgebung entzogen. Durch die Reibung der Partikel bei Stößen untereinander und mit den Kugelwänden wird die Bewegungsenergie der Partikel in Wärme umgewandelt. Die Schwingungen in der Baugruppe werden erfolgreich gedämpft.

Der Weg zum Verbund

Wie gelangen die partikelgefüllten Metallhohlkugeln in den Aluminiumschaum? Gemeinsam mit dem Fraunhofer IFAM (Institutsteil Dresden) setzen wir hier auf die bewährte Technologie der Aluminiumschaumherstellung. Die partikelgefüllten Metallhohlkugeln werden in das ungeschäumte Aluminium, das in der Regel als Stangenmaterial vorliegt, eingebettet und zusammen zum Verbund HoverLIGHT aufgeschäumt.  Der Verbund selbst nimmt aufgrund seiner zellularen Struktur keine hohen Lasten auf. Deshalb wird er gleich im Herstellungsprozess mit hochmoduligen Werkstoffen wie Stahl oder Aluminium kombiniert – idealerweise als Sandwich, das bei geringem Gewicht sehr biegesteif ist. Der Sandwichverbund ist zudem klebstofffrei herstellbar – ein nicht zu verachtender Vorteil für die Wiederverwertung am Ende der Lebenszeit.

Nutzen des Verbundwerkstoffs

Als Kernmaterial in Sandwiches trägt HoverLIGHT grundlegend dazu bei, die Funktion des Sandwiches zu gewährleisten. Zudem ist es im Sandwich genau dort platziert, wo es Schwingungen aufnehmen und dämpfen kann. Daraus gefertigte Baugruppen weisen eine deutlich gesteigerte Performance auf. Die metallische Bindung zwischen HoverLIGHT und den metallischen Decklagen ist Garant für eine hohe Festigkeit des Sandwiches und von Vorteil für die Wiederverwertung.

Einsatz in Werkzeugmaschinen

Bei Werkzeugmaschinen sind alle bewegten Baugruppen für den Einsatz von HoverLIGHT prädestiniert. In einem gemeinsamen Projekt mit der Chiron Group SE wurde HoverLIGHT bereits erfolgreich im Querträger einer Fräsmaschine eingesetzt. Die Ergebnisse sind beeindruckend:

• Gewichtsreduzierung von 20 Prozent
• Wesentlich höhere Dämpfung
• Erhöhte Produktivität

Aber auch außerhalb des Maschinenbaus sind zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten denkbar – dort, wo es ganz besonders auf Leichtigkeit, Steifigkeit und Präzision ankommt wie z.B. bei Roboterarmen, für Crashstrukturen von Serienautomobilen oder in Wand- und Bodenelementen im Schienenfahrzeugbau.