1. Was ist geschäumtes Metall und geschäumtes Aluminium
Die Entdeckung von geschäumten Metallen markierte einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung der gesamten Werkstofftechnik. Ein Metallschaum ist ein Werkstoff, der aus einer metallischen Struktur mit zahlreichen gasgefüllten Poren besteht. Die Poren dieser Metallschäume können als Verbindungen oder hermetische Versiegelungen vorliegen und werden als offenzellige bzw. geschlossenzellige Schäume bezeichnet. Darunter sindAluminiumschaumist derzeit das Schaummetall mit dem größten Anwendungspotenzial und wird aufgrund einer Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Porosität, geringe Dichte, geringes Gewicht, hohe Festigkeit, gute Kompression, gute Stoßdämpfung, gute Schallabsorption und elektromagnetische Abschirmung auch als „Metal Star“ bezeichnet. „Metal Star“ wird häufig in der Luft- und Raumfahrttechnik, der Fertigung und anderen Verarbeitungsverfahren im Bereich der physikalischen Wissenschaften verwendet.

Strukturelle Eigenschaften von Aluminiumschaum: (a) Offenzelliger Aluminiumschaum; (b) Geschlossenzelliger Aluminiumschaum

2. Eigenschaften und Anwendungen vonAluminiumschaum
Aluminiumschaum ist ein Metall mit hoher Porosität und poröser Struktur. Die geschlossenen Poren machen etwa drei Viertel des Gesamtvolumens des Metallmaterials aus, was das Material sehr leicht macht. Darüber hinaus verfügt Aluminiumschaum über beeindruckende Energieabsorptionseigenschaften und eine hohe Kompressibilität. Die Forscher fanden heraus, dass die meisten Aluminiumschaumproben eine Dichte von etwa 0,4–1,2 g/cm³ aufweisen. Darüber hinaus ist Aluminiumschaum schallabsorbierend, recycelbar und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Verbesserte schlagfeste Bilgenteilstruktur: 1 – Oberhaut; 2 –AluminiumSchaumstofffachwerk; 3 – Unterhaut

Aufgrund seiner elektromagnetischen Abschirmung, seines geringen Gewichts und seiner Absorptionseigenschaften eignet sich Aluminiumschaum aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen physikalischen Bedingungen ideal für Komponenten in kontrollierten Fusionsanlagen, der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Bauindustrie. In kontrollierten Fusionsanlagen ist geschlossenzelliger Aluminiumschaum ein hervorragendes Material zur elektromagnetischen Abschirmung. Durch die Vernetzung des Aluminiumschaumskeletts, das eine enorme spezifische Oberfläche und eine hohe Absorptions- und Reflexionskraft für elektromagnetische Wellen aufweist, entstehen im Aluminiumschaum verschiedene Verluste, wie Absorptions- und Reflexionsverluste, die dem Aluminiumschaum seine hervorragenden elektromagnetischen Abschirmeigenschaften verleihen. Es wurde zudem festgestellt, dass die elektromagnetische Abschirmwirkung von Aluminiumschaum mit zunehmender Frequenz elektromagnetischer Wellen zunächst abnimmt und dann wieder zunimmt. In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Aluminiumschaum als Komponente bei der Herstellung von Weltraumkegeln oder Turbinen eingesetzt, was aufgrund der geringen Masse des Aluminiumschaums insbesondere zur Gewichtsreduzierung von Flugzeugkomponenten beiträgt. Darüber hinaus wird Aluminiumschaum als hervorragendes energieabsorbierendes Material zur Herstellung von Raumfahrzeugpuffern, Schwingungsdämpfern und dem Boden von Raumfahrzeug-Rückkehrkapseln verwendet, um sichere Landungen zu ermöglichen und Astronauten sowie Weltraumausrüstung zu schützen. Durch die effektive Absorption von Energie und die Dämpfung von Vibrationen kann Aluminiumschaum die Sicherheit der Astronauten im Falle eines Aufpralls bei der Landung eines Raumfahrzeugs gewährleisten.
In der Automobilindustrie trägt Aluminiumschaum dazu bei, die Anzahl der im Rahmen verwendeten Teile zu reduzieren und so den Montageprozess effizienter zu gestalten. Dies trägt letztlich zu Kostensenkungen und Leistungssteigerungen bei. Aluminiumschaum wird derzeit in Sturzbügeln, Querträgern und Türträgern in Karosseriestrukturen eingesetzt.

(a) Diagramm der örtlich begrenzten energieabsorbierenden Karosserieteile. (b) Schematische Darstellung eines Aluminium-SchaumSturzbügel.

In der Bauindustrie ist die Hauptanwendung vonAluminiumschaumdient als schützende, feuerbeständige Barriere gegen starken Lärm. Typische Beispiele für die Anwendung von geschlossenzelligem Aluminiumschaum in der Architektur sind die Londoner U-Bahn-Station und der SOHO Revival Square in Shanghai, wo die Designer große Mengen Aluminiumschaum zur Schallabsorption und Isolierung verwendeten.

(a) (b) Fotos von Aluminiumschaum, der im Innenbereich des SOHO Plaza in Shanghai verwendet wurde; (c) Schallabsorbierende Wand aus Aluminiumschaum und Metallhohlraumverbundstoff an der Station Bermondsey der Londoner U-Bahn.

3. Fazit
Die Entdeckung des Aluminiumschaums gilt als bemerkenswerte Leistung.AluminiumschaumDas Material vereint hervorragende elektromagnetische Abschirmeigenschaften, geringes Gewicht, geringe Dichte, Vibrationsdämpfung und Energieabsorption, was es heute in verschiedenen Branchen vielseitig einsetzbar macht. Interessanterweise ist Aluminiumschaum zudem ein umweltfreundliches und recycelbares Produkt. Es handelt sich also um ein nachhaltiges Material, das hoffentlich in Zukunft in zahlreichen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen wird.