DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Metallschaum – ein alter Werkstoff neu entdeckt
Martina Hensel & Dr. Stephanie Radeck, Abt. 1.24
Metallschaum als Verbundwerkstoff ist als Leichtbauwerkstoff im Maschinenbau und in der Medizin ein
gefragter Werkstoff zu dem ständig neue Entwicklungen zu verzeichnen sind, obwohl das erste
Patenbereits vor mehr als hundert Jahren erteilt wurde.
1. Geschichte
Die Verwendung von Metallschaum ist als Bauteil im
Maschinen- und Automobilbau so aktuell wie nie zuvor.
Normalerweise vermeidet man bei metallischen Bauteilen
Porosität und unternimmt sowohl legierungstechnisch als
auch verfahrenstechnisch alle Anstrengungen, um Poren
im Material wegen der Gestaltfestigkeit und
Korrosionsanfälligkeit zu vermeiden.
Dennoch eröffnen poröse Metalle seit mehr als hundert
Jahren die vielfältigsten Anwendungsmöglichkeiten.
Bereits im Jahr 1883 erhielten die Engländer Mr. Frank
Jamblyn Williams und Mr. Charles Howell aus Llanelly das
erste deutsche Patent zur Herstellung poröser Bleiplatten
für Akkumulatoren, vgl. DE 27 871 A. Bis 1959 folgten
weltweit nur einige wenige Anmeldungen pro Jahr zu
porösen Metallen oder Metalloxiden. Von 1960 bis zum
Jahr 1980 verdoppelte sich zwar die Zahl der
Patentanmeldungen auf diesem Gebiet , aber in den 80er
und zu Beginn der 90er Jahre des vorigen Jahrhunderts
waren die Anmeldezahlen wieder auf dem Niveau von 1
bis 2 Anmeldungen pro Jahr. Man hätte meinen können,
auf dem Gebiet der porösen Metalle gäbe es nach 100
Jahren nichts Neues zu erfinden.
Ab Ende der 1990er Jahre folgte dagegen ein
Anmeldeboom auf dem Gebiet der Herstellung von
porösen Metallen und Verbundwerkstoffen, in die
Metallschäume integriert wurden. Die Anmeldezahlen
waren in den Hauptanmeldeländern, einschließlich EP und
PCT gegenüber den Vorjahren sprunghaft von 2 auf ca.
150 Anmeldungen pro Jahr gestiegen.
Bereits zu Beginn der Entwicklung von Metallschaum
wurden poröse Metalle nach der Beschreibung des 1929
erteilten Patentes DE 558 751 A aus den pulverförmigen
Oxiden der Metalle Chrom, Eisen, Nickel, Mangan und
Kobalt, aber auch aus den Oxiden des Kupfers, Zinks,
Molybdäns oder Bleis hergestellt.
Da neben groben Poren in den meisten
Schaummaterialien auch ultrafeine Poren vorlagen, waren
diese Materialien als Träger für Katalysatormassen,
insbesondere zur Herstellung von mit Aktivstoffen
durchsetzten Katalysatoren, geeignet.
In den ersten 50 Jahren seit 1883 wurden bereits poröse
Lagermetalle, Platten für Akkumulatoren, Filterkörper,
Füllstoffe für Wärmetauscher und dergleichen, aus
porösen Metallen hergestellt. Die Filter waren je nach
Porositätsgrad für die verschiedensten Anwendungen
geeignet, wie z.B. zur Entstaubung,
Klärschlammreinigung, Trennung von Kohle-/
Ölgemischen in der Kohle- und Mineralstoffindustrie oder
bei der Raffination von Speiseöl, welches mit Aktivkohle
raffiniert wurde. Ferner wurde bereits in dieser ersten Zeit
die Verwendung des Metallschaums für Diaphragmen,
Gussformen, Sicherheitspatronen zur Verhütung des
Rückschlagens von Flammen bei Brennern und
Gebläseflammen und auch für Elektromagnetkerne in
Patenten angesprochen.
2. Herstellung und Verwendung von
Metallschaum
2.1. Herstellungsverfahren und allgemeine
Anwendungen von Metallschaum
Wie der Name Metallschaum bereits suggeriert, handelt es
sich um ein Material, welches aussieht wie Schaum, wie
Seifenschaum, Polystyrolschaum und dergleichen, nur
eben aus Metall. Und was läge näher, als eine Herstellung
durch Aufschäumen in Betracht zu ziehen? Aber wie
schäumt man Metall auf und welche Mittel sind geeignet
Metalle aufzuschäumen? Bei den pulverförmigen Oxiden
der Metalle lag ein Erhitzen mit Gasen oder Dämpfen, wie
Erfinderaktivitäten 2006/2007 29