Mit Leichtigkeit zum Ziel-Verbund Zellularer Werkstoffe Sachsen

Abstract

Zu den zellularen metallischen Werkstoffen gehören offenporige und geschlossenporige Metallschäume, metallische Hohlkugel- und Faserstrukturen und im Verbundguß gefertigte Materialien. Diesen zellularen Strukturen ist gemeinsam, daß sie eine Vielzahl nützlicher, anwendungsgerechter Eigenschaften haben. Hervorzuheben sind die geringe Dichte, das hohe Energieadsorptionsvermögen (Schall, Stoß) und günstige dynamische Eigenschaften. Sie sind neue multifunktionale Leichtbauwerkstoffe. Die zellularen metallischen Werkstoffe lassen sich in Form von Blöcken, Platten, Sandwiches und 3D-Bauteilen herstellen. Zum Fügen eignen sich Kleben, Schrauben und auch Schweißen. Geschlossenporige Metallschäume werden durch ein pulvermetallurgisches Verfahren in mehreren Prozeßstufen hergestellt. In einem ersten Schritt wird das metallische Basispulver (z.B. Aluminium) mit einem Treibmittelpulver (z.B. TiH2) vermischt. Anschließend wird das Pulvergemisch zu Blöcken mittels Einstempel-Axialpressens vorkompaktiert. Die nahezu 100 %ige Verdichtung der vorkompaktierten Blöcke erfolgt durch Strangpressen. Das gefertigte schäumbare strangförmige Vormaterial kann durch Walzen, Biegen und Trennen weiter bearbeitet werden. Mit dem schäumbaren Vormaterial werden Schäumformen oder auszuschäumende Bauteile bestückt. Durch eine Wärmebehandlung erfolgt das Schäumen. Die Herstellung von metallischen Hohlkugeln (1 bis 12 mm Durchmesser) erfolgt durch Metallpulverbeschichtung von vorwiegend organischen Trägerwerkstoffen (z.B. Styroporkugeln) mit einem anschließendem Entbinderungs- bzw. Sintervorgang. Die zur Herstellung von Faserstrukturen benötigten Metallfasern werden nach dem Schmelzextraktionsverfahren gewonnen. Hierbei taucht eine wassergekühlte Cu-basierte Extraktionswalze, die an der Außenseite V-förmige Kanten besitzt, in die Oberfläche einer Schmelze. Durch die Benetzung der Schmelze mit der Extraktionskante sowie Rotation der Walze werden zunächst dünne Schmelzfäden gebildet, die durch den schnellen Wärmeentzug erstarren. Diese Fasern haben einen Durchmesser von 50 bis 300 Mikrometer. Durch eine spezielle Faseraufbereitungs und Deponiertechnik mit einem anschließenden Sinterschritt sind Platten, Ringe, Rohre und spezielle Formkörper herstellbar. Die offenporigen Metallschäume werden durch ein modifiziertes Feingießverfahren hergestellt. Offenporige Metallschäume können aus verschiedenen Legierungen und mit unterschiedlichen Porositäten (10 bis 45 ppi) in Form von Platten und Zylindern gefertigt werden. Das Walzverdichten von Metallpulvern zu Flacherzeugnissen ist ein Prozeß, bei dem man in einem Verfahrensschritt Grünbänder erzeugen kann. Dabei ist eine vertikale Zufuhr des Metallpulvers zum Walzspalt vorteilhaft. Angegeben werden technische Daten einer Pulver-Walzverdichtungsanlage. Verbundwerkstoffe aus einem Leichtmetall und Mineralkeramik werden durch Gießverfahren hergestellt. (Sandguss, Niederdruck-Sandguss, Feinguss und Kokilenguss). Für die genannten zellularen metallischen Werkstoffe werden einige Fertigungsbeispiele vorgestellt

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oai:fraunhofer.de:N-29251Last time updated on 11/15/2016

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