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07.12.2017 | Hybride Werkstoffe | Nachricht | Onlineartikel

Offenporiger Aluminiumguss für wirtschaftlichen Leichtbau

Autor:
Andreas Burkert

Mit einem speziellen Kokillenguss-Verfahren lassen sich offenporige Aluminium-Strukturen in Serie fertigen. Weil nur vier Arbeitsschritte nötig sind, ist das Openpore genannte Verfahren sehr wirtschaftlich.

Das von Automoteam eingesetzte Kokillenguss-Verfahren „Openpore“ ermöglicht die Serienfertigung von offenporigen Aluminium-Strukturen. Dem Unternehmen nach lassen sich mit dem Verfahren Produkte in fast jeder Form, Größe und Porosität, auch teil-porös oder im Werkstoffverbund wirtschaftlich herstellen. Mit dem Befüllen der Kokille bis zu einem definierten Volumen mit NaCl-Salzgranulat, dem weiteren Auffüllen der Form mit Aluminiumschmelze, der konventionellen, mechanischen Bearbeitung des Formteils und dem Ausspülen des Salzes aus den Poren ist der Gussvorgang bereits in nur vier Arbeitsschritten abgeschlossen.

Eine Besonderheit dieser Guss-Technik ist, dass der poröse Anteil des Bauteils innerhalb der Standardform durch die Höhe der Salzfüllung variiert werden kann. Wird dann der Rest der Form mit der Al-Schmelze aufgefüllt, lassen sich auf diese Weise Vollmaterial-Komponenten wie unter anderem Flansche und Gewinde in einem Stück mit dem porösen Teil herstellen. Darüber hinaus soll sich durch die Oberflächenmodifikation im sogenannten Metaker-Verfahren die Korrosionsbeständigkeit erhöhen lassen. Leichtmetall-Oberflächen werden dabei auf elektro-plasmachemischem Weg in einen mikrostrukturierten, aktivierten und multifunktionalen Gradientenwerkstoff umgewandelt. Eine Substitution von Edelstahl wäre dann möglich. 

Anwendungsspezifische Werkstoffhybride

Ganz neuartige Anwendungsmöglichkeiten eröffnet das Kokillenguss-Verfahren durch die besonderen Eigenschaften. Dies gilt sowohl für den offenporigen Aluminiumguss als eigenständige Materialklasse, wie auch als werkstoffhybride Funktionsstrukturen. Neben der sehr geringen Dichte des neuen Materials verweist das Unternehmen unter anderem auch auf die besonderen Eigenschaften der Wärmeübertragung wie auch der Energie- und Vibrationsabsorption.

Durch die Prozessanpassung lassen sich zudem zahlreiche anwendungsspezifische Werkstoffhybride abbilden. Allein in Verbindung mit Openpore und seiner Eigenschaft der durchgängigen Porenstruktur lassen sich Produkte herstellen, die aufgrund der ebenfalls durchgängigen Oberflächenmodifikation völlig neuartige Funktionen übernehmen können. Daraus ergibt sich aber auch eine Vielzahl an Parametern, mit denen sehr genau die funktionalen Eigenschaften des Aluminium-Gussteils vorbestimmt werden können. Dazu zählen unter anderem die flexibel anpassbare Durchlässigkeit des porösen Materials an unterschiedliche Anforderungen und die sehr hohe mechanische Stabilität des Gussgefüges im Vergleich zu herkömmlichen Technologien wie Metallschaum oder Sinterung.

Leichte Filterbauteile für Fluide und Gase

Die Hauptanwendungsgebiete von Openpore sind derzeit Filterbauteile für Fluide und Gase, mit denen Aluminium nicht reagiert. Wegen ihrer technisch besseren Eignung und der günstigeren Herstellungskosten haben die mit dem Verfahren hergestellten Filter bei einer Reihe von Unternehmen die Filter aus Keramik und Sinterbronze inzwischen substituiert. 

Zur wirtschaftlichen Herstellung einfacher Bauteile für Standard-Anwendungen wie Filter, Schalldämpfer oder einfache Konstruktionselemente stehen laut Automoteam mehrere Hundert Kokillen zur Verfügung. Ein weiterer Wirtschaftlichkeitsaspekt ist, dass für Bauteile, die sich von den Standard-Formen geometrisch unterscheiden, keine individuellen Formen gebaut werden müssen. Viel mehr werden diese in einer nächstgrößeren Kokille gegossen und danach mechanisch bearbeitet.

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