Fraunhofer vermeldet einen Durchbruch in der Materialforschung: Ein neuer Verbundwerkstoff soll Maßstäbe für die Konstruktion von Werkzeugmaschinen setzen.
Der Werkstoffverbund HoverLIGHT hat einen Kern aus Aluminiumschaum und darin eingeschäumten Hohlkugeln (im Schnittbild als runde Öffnungen sichtbar).
Fraunhofer IWU
Ein von Fraunhofer IWU und Fraunhofer IFAM entwickelter Verbundwerkstoff soll einen bisher unerreichten Eigenschaftsmix aus Leichtigkeit, Steifigkeit und Schwingungsdämpfung liefern. In einer Mitteilung der zwei Institute heißt es, das HoverLIGHT genannte Material dämpfe Schwingungen bei Serienmaschinen um den Faktor 3 besser – bei einer Gewichtseinsparung von 20 %. Getestet wurde beim Tuttlinger Fräsmaschinenhersteller Chiron.
Seine Dämpfleistung erreicht das Material durch den Verbund aus Aluminiumschaum und partikelgefüllten Hohlkugeln, seine Gewichtsreduzierung durch das Sandwichprinzip. Die daraus resultierenden Vorteile laut Fraunhofer: mehr Präzision und Dynamik in der Bearbeitung sowie eine längere Lebensdauer der Maschine. Bei Chiron wurde HoverLIGHT als Querträger einer Fräsmaschine eingesetzt.
Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, verantwortlich für den Forschungsbereich Metallschaum am Fraunhofer IWU, sagt: "Wir lösen den Zielkonflikt auf, der sich aus den eigentlich gegensätzlichen Anforderungen einer steifen Auslegung moderner Werkzeugmaschinen, leichter bewegten Baugruppen und effektiver Schwingungsdämpfung ergibt."
Herstellungskosten senken
Die Forschenden arbeiten nun daran, die Herstellungskosten des Verbundmaterials durch industrialisierte Prozesse zu senken. Denn die Herstellung von Hohlkugeln ist aufwendig, energieintensiv und noch nicht reproduzierbar. Ein vielversprechender Ansatz sei, "anstelle von Hohlkugeln auf einfacher und damit preiswerter herzustellende metallische Blister zu setzen – wie in Medikamentenverpackungen", so die Mitteilung. Kostenfortschritte sollen sich auf diese schon in wenigen Jahren erzielen lassen.
Auch außerhalb des Maschinenbaus sind laut Fraunhofer Anwendungsmöglichkeiten denkbar:
- für in Sandwichbauweise ausgeführte Roboterarme
- in Crashstrukturen von Serienautomobilen
- bei Schienenfahrzeugen für Wand- und Bodenelemente
- in Servern und Hochleistungsrechnern als Gehäuse
- für medizintechnische Anwendungen wie MRT- oder Ultraschallgeräte.
