DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Da die Herstellung vor allem offenporiger Metallschäume
bis in die 1990er Jahre sehr teuer war (650 € pro Liter),
vgl. [1], beschränkte sich die breite Anwendung auf
geschlossenporige Schäume, die pulvermetallurgisch oder
schmelzmetallurgisch hergestellt wurden.
Eine bis heute weit verbreitete Herstellungsmöglichkeit für
Aluminiumschaum ist das Aufschäumen von
Aluminiumschmelze mit Wasser oder Titanhydrid, vgl.
Figur 1.
Figur 1: Aufschäumbehälter für Aluminiumschmelze mit
nachgeordneter Auffangform aus WO 94/09931 A1.
Dabei wird in einem abgetrennten Bereich des
Schmelzebehälters die Aluminiumschmelze gerührt, wobei
gleichzeitig das Aufschäummittel mittels des Rührgerätes
eingeblasen wird. Der Schaum entweicht nach oben und
wird in einer Form gefangen und eingepresst. Man kann
das Aufschäummittel aber auch direkt in eine Form geben,
in der der Schaum erzeugt und gleichzeitig in Form
gebracht wird.
Aber erst mit der preiswerten gießtechnischen Herstellung
von geschlossen- oder offenporigen Schäumen und
Metallschaumverbundkörpern erlebten poröse Metalle seit
ca. 1999 eine Renaissance, die bis heute anhält und in
internationalen Konferenzen gipfelt. Vom 5.-7. September
2007 findet bereits die 5. Konferenz zu porösen Metallen
und Metallschaum in Montreal, Kanada statt.
Offenporige Metallschäume werden inzwischen, wie aus
dem Feinguss bekannt, mittels „verlorener Formen“
hergestellt. Das heißt, in eine Gießform werden Platzhalter
positioniert, die mit metallischer Schmelze umgossen
werden. Nach dem Erstarren des Metalls oder der
Metalllegierung werden die Platzhalter entfernt. Als
Platzhalter kommen alle Materialien in Frage, die auch aus
dem Feinguss als Positivmodell bekannt sind, wie Wachs,
Styropor oder Kunststoffschwamm, vgl. Figur 2.
Figur 2: Form mit Metallschaumkern in zwei verschiedenen
Porositäten, DE 10 2005 023 595 A1.
Ferner werden schlammbeschichteter Kunstharzschaum
oder ein Kohlenstoffskelett als Positivmodell offenbart, vgl.
US 3 695 869 A. Mit diesen Positivmodellen lassen sich
noch gezielter Porengröße und Porenverteilung einstellen.
Noch variabler in der Erzeugung des Porenvolumens und
der Porenvereilung scheint eine Herstellung eines
Positivmodells aus einer Stützschale, die metallische oder
keramische Hohlkugeln in der Größenordnung von 0,1 bis
20 mm enthält, zu sein. In der DE 100 46 174 A1 wird
beschrieben, dass diese Hohlkugeln mit verschiedensten
Funktionsschichten versehen werden können, die durch
physikalische oder chemische Behandlung fließfähig,
plastisch und/oder elastisch verformt werden können.
Dadurch können die Stützschale einerseits als auch die
Hohlkugeln mit der Stützschale andererseits oder die
Hohlkugeln untereinander adhäsiv und/oder formschlüssig
fixiert werden.
Die Funktionsschichten können beispielsweise als
Korrosionsschutz der Hohlkugeln des Positivsmodells
dienen. Eine Besonderheit ist, dass als
Funktionsschichten auch solche Materialien verwendet
werden können, die beim Erwärmen das Volumen
vergrößern, also Aufschäumen. Hierdurch ist es möglich,
gezielt in unterschiedlichen Bauteilbereichen
unterschiedliche Porendurchmesser in vorher
bestimmbarem Ausmaß zu erzeugen.
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