Aluminiumschaum (das poröse Metall auf Basis von Aluminium und seinen Legierungen) ist seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannt, hat aber immer noch eine relativ geringe Verbreitung und Anwendung. Der Hauptgrund dafür war die geringe Reproduzierbarkeit von Struktur und Materialeigenschaften bei der Herstellung von Aluminiumschäumen. Die Entwicklung der Aluminiumschaumtechnologie hat es ermöglicht, einige dieser Schwierigkeiten zu überwinden. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Metallschäumen wurden entwickelt und untersucht.

Ursprünglich ließen sich die Erfinder solcher Materialien von natürlichen porösen Materialien wie Holz, Knochen, Korallen, Bimsstein und einigen anderen porösen Mineralien inspirieren. Gemeinsames Merkmal dieser Materialien ist die Kombination aus hoher Festigkeit, geringem spezifischem Gewicht und guter Energieabsorption. Heutzutage können Hersteller von Aluminiumschäumen relativ einfach Metalle mit ähnlichen Eigenschaften herstellen. Das Anwendungsspektrum von Aluminiumschäumen ist heute deutlich breiter und umfasst Dutzende verschiedener Anwendungen.

Ein vielseitiges Material mit nahezu unbegrenzten Design- und Architekturanwendungen. Neben seiner einzigartigen Optik besitzt es schallabsorbierende Eigenschaften und eignet sich daher ideal für Anwendungen, die sowohl Schallabsorption als auch Ästhetik erfordern. Es wird für Fassaden, Wandverkleidungen, Deckenplatten oder abgehängte Decken, Restaurants, Bars, Büros, Wohnhäuser, Ausstellungsräume, Terrazzoböden, Beschilderungen, Beleuchtungskörper, Ausstellungsstücke und jede erdenkliche Anwendung verwendet.

Aluminiumschaum ermöglicht die Herstellung robuster und dennoch leichter Platten. Er ähnelt einem Metallschwamm und ist optisch beeindruckend und verleiht ihm eine moderne, dramatische Optik. Für die Architektur wird Aluminiumschaum in Platten mit unterschiedlichen Dichten und Dicken von 12,7 mm bis 43,2 mm (Sonderanfertigungen je nach Stückzahl) hergestellt. Die Standardausführungen sind Small, Mid und Large.

Die Oberfläche jedes Paneels bleibt entweder in ihrer natürlichen Form, wie sie hergestellt wird, oder wird einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die viele verschiedene Erscheinungsbilder ermöglicht. Die Auswahl reicht von einer „schimmernden“ Oberfläche bis hin zu einer durchscheinenden „Wasserschaum“-Optik, sogar individuelle Designs sind möglich. Die beiden Seiten jedes Paneels, die als „Ober-“ und/oder „Unterseite“ bezeichnet werden, unterscheiden sich optisch deutlich voneinander.

Herstellung von Aluminiumschaum

Zur Herstellung von Aluminiumschäumen gibt es unterschiedliche Verfahren.

In einem Fall wird der Metallschaum auf unterschiedliche Weise aus geschmolzenem Metall gewonnen. Während das Aluminium abkühlt und aushärtet, stabilisiert sich der Metallschaum. Zur Schaumbildung werden Gasströme oder Treibmittel verwendet. Treibmittel zersetzen sich unter bestimmten Bedingungen und führen zu Gasemissionen. Manchmal werden spezielle Additive verwendet, um die Gasblasen zu stabilisieren, damit der Schaum vor dem Aushärten nicht zerfällt. Mit diesem Verfahren können Aluminiumschaumplatten, Produkte mit einfachen Formen und Aluminiumschaum-Sandwiches hergestellt werden. Solche Produkte haben Metallschaum als Kern, der beidseitig mit einer Schicht aus massivem Aluminium bedeckt ist.

Eine weitere Methode ist das Gießen mit Füllmaterial. Als Füllmaterial können beispielsweise Salzkörner dienen, die anschließend aus der Aluminiummatrix ausgewaschen werden, wodurch anstelle von Salzpartikeln Poren entstehen. Als Füllmaterial wird auch Polyurethanschaum mit einer temperaturbeständigen Beschichtung verwendet, der bei der Wärmebehandlung ausbrennt.

Ein weiteres Herstellungsverfahren für Aluminiumschaum verwendet hohle Keramik- oder Metallkugeln, die in die Metallmatrix eingelegt werden.

Beim Spritzgießen können Polymergranulate zur Porenbildung eingesetzt werden. Aufgrund der sehr kurzen Prozesszeit zersetzen sich diese Granulate unter dem Einfluss hoher Temperaturen nicht. Sie verbleiben entweder als Füllstoffe in der Metallmatrix oder werden durch längere Wärmebehandlung entfernt. Im letzteren Fall entsteht ein offenporiger Aluminiumschaum.

Die Herstellung von Metallschäumen erfolgt nach wie vor in einer Richtung: der Pulvermetallurgie. Dabei wird zunächst eine Mischung aus Aluminiumpulver mit speziellen Additiven hergestellt. Beim Erhitzen dieser Mischung kommt es zu Schaum- und Sinterprozessen, die nach dem Abkühlen weitere Aluminiumschäume ergeben.

Die modernste Methode zur Herstellung poröser Metalle ist die additive Fertigung. Mit der additiven Fertigung lassen sich Form und 3D-Struktur des Bauteils sehr präzise steuern. Dieses Verfahren ist jedoch noch sehr kostenintensiv und nur auf eine begrenzte Anzahl von Metallen anwendbar.

Eigenschaften und Anwendungen

Geschlossenporiger Aluminiumschaum weist eine Porosität von 80 bis 98 % auf. Seine Festigkeit übertrifft die eines massiven Metalls gleichen Gewichts deutlich. Der Einsatz solcher Werkstoffe bietet großes Potenzial, insbesondere für Transportmittel der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie des Schiffbaus. Die Gewichtsreduzierung führt zu Kraftstoffeinsparungen oder ermöglicht eine Erhöhung des Gewichts der zu transportierenden Ladung.

Die poröse Struktur des Aluminiumschaums absorbiert die Aufprallenergie. Diese Eigenschaft kann beim Transport zum Schutz vor Kollisionen, als Panzerung und zum Explosionsschutz genutzt werden. Metallschaum dämpft Schall. Daher können Aluminiumschaumplatten als Schallschutzwände entlang von Straßen und Schienen eingesetzt werden. Auch die Schalldämmung von Kinos und Konzertsälen kann effektiv sein. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner schönen Oberfläche wird Aluminiumschaum für die Innen- und Außengestaltung verwendet.