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Aluminiumschaum ist ein gefragter Leichtbauwerkstoff in Fahrzeugbau, Maschinenbau und Bauwesen. Seine Herstellung basiert bislang überwiegend auf Pulvern aus Aluminiumlegierungen. Diese Pulver sind energieintensiv zu produzieren und entsprechend teuer. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz haben einen alternativen Ansatz untersucht: den Einsatz von Kreislaufmaterialien als Ausgangsstoff.
Späne statt Pulver: Der Kern des Ansatzes
Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen sortenreine Aluminiumspäne aus der Zerspanung sowie weitere Produktionsreste. Diese wurden mechanisch aufbereitet, also gemahlen und nach Partikelgröße klassifiziert. Das Ergebnis ist ein pulverartiger Ausgangsstoff, der sich zu schäumbaren Halbzeugen verarbeiten lässt.
Die erzeugten Aluminiumschäume erreichen laut Fraunhofer IWU vergleichbare Strukturen und Dichten wie konventionell aus Legierungspulver hergestellte Schäume. Der wesentliche Unterschied liegt im Energiebedarf: Sekundäraluminium, also aus Recyclingmaterial gewonnenes Aluminium, erfordert deutlich weniger Energie als die Primärproduktion aus Bauxit.
Weitere Ausgangsmaterialien im Test
Folien, Coils und Felgenmaterial
Die Forschenden beschränkten sich nicht auf Zerspanungsspäne. Sie untersuchten auch die Aufbereitung größerer Aluminiumreste: Folienreste, Coils (Zuschnittsreste von Aluminiumblechrollen) sowie Felgenmaterial aus dem „End of Life“-Bereich. Durch mehrstufige mechanische Prozesse, konkret Schneiden, Brechen, Mahlen und Sieben, konnten definierte Partikelgrößen erzeugt werden, die für die Schaumherstellung geeignet sind.
Damit erweitert der Ansatz den nutzbaren Rohstoffkreis erheblich. Auch Altteile und größere Reststücke lassen sich einbeziehen, nicht nur Späne aus der laufenden Produktion.
Relevanz für Betriebe mit Aluminiumbearbeitung
Für Unternehmen, die Aluminium zerspanen oder umformen, fallen Späne und Verschnittreste als unvermeidliche Nebenprodukte an. Bislang werden diese Materialien in der Regel eingeschmolzen und als Sekundäraluminium weiterverkauft. Der Fraunhofer-Ansatz eröffnet eine weitere Option: die direkte Nutzung als Vorprodukt für Metallschaum, ohne den Umweg über das Einschmelzen und erneute Vergießen.
Wie weit dieser Weg in die industrielle Praxis führt, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Reinheit und Sortierung der Späne, die verfügbare Mahltechnik sowie die Abnahme der erzeugten Schaumhalbzeuge. Die Fraunhofer-Ergebnisse liefern zunächst den werkstofftechnischen Nachweis der Machbarkeit.
Kostenseite: Energie und Material
Aluminiumlegierungspulver für die pulvermetallurgische Schaumherstellung ist ein vergleichsweise hochpreisiges Vorprodukt. Der Energieaufwand für seine Herstellung schlägt zusätzlich auf die CO₂-Bilanz durch. Wer Sekundäraluminium einsetzt, senkt beide Positionen. Die genaue Höhe der Einsparung hängt von der jeweiligen Lieferkette und dem Energiemix ab. Pauschale Zahlen nennen die Forscher nicht.
Für Einkäufer und Produktionsleiter in aluminiumverarbeitenden Betrieben bedeutet das: Die Forschungsergebnisse aus Chemnitz sind ein Signal, interne Späneströme genauer zu bewerten. Ob und zu welchem Preis diese Materialien für die Schaumherstellung nutzbar sind, lässt sich erst beantworten, wenn industrielle Aufbereitungslinien verfügbar sind.
Fazit
Das Fraunhofer IWU hat gezeigt, dass Aluminiumspäne und Altmaterialien als Ausgangsstoff für Metallschaum technisch funktionieren. Die Schaumqualität ist mit konventionellen Produkten vergleichbar, der Energiebedarf ist geringer. Für die Industrie ist das ein relevanter Forschungsbefund, noch kein serienreifes Verfahren. Betriebe mit hohem Aluminiumanfall sollten die Entwicklung verfolgen.
