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Premierter Hybridleichtbau

Metahybride – Wenn aus Hybriden bessere Hybride werden

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Eugen Pfeiffer / Peter Königsreuther

Eine Autofelge aus Magnesium wird robuster

Nicht nur Aluminium, sondern auch Magnesium kann im Metaker-Surface-Verfahren behandelt werden. Ein markantes Beispiel dafür ist eine Autofelge aus Magnesium. Nach ihrer Metaker-Funktionalisierung, die in einem Arbeitsschritt ohne Vor- und Nachbehandlung und ohne Einsatz von Schadstoffen erfolgt, ist das Rad überaus korrosionbeständig und gegen Steinschlag resistent sowie außerdem haltbar zu lackieren.

Neue Eigenschaftenprofile von Leichtmetallen erlauben bei vielen Anwendungen die schadstofffreie Substitution von schweren bzw. teuren Werkstoffen wie Stahl, Edelstahl, Keramik, Messing, Bronze, PEEK oder aufwändiger Oberflächenverfahren wie Phosphatieren, Chromieren, Chem.-Ni und andere.

Verbesserungschancen im zweistelligen Prozentbereich

Die speziellen Metaker-Oberflächen steigern die Leistungsfähigkeit der Leichtmetall-Bauteile und Werkstoffhybride im Hinblick auf mechanische, elektrische, mechatronische, thermische, chemische, optische, dekorative und andere Anwendungen auf ein bis dato unerreichbares Niveau. So winken Optimierungspotenziale in Sachen Gewicht, Funktion, Lebensdauer, Wirkungsgrad, Ressourcenverbrauch sowie Produkt- und Prozesskosten im mehrstelligen Prozentbereich.

Kochsalz macht die bessere Pore

Openpore-Light-Metals - offenporige Leichtmetalle - werden im Kokillengießverfahren mit verlorenen Platzhaltern aus Kochsalz hergestellt und sind den bekannten Metallschaum- und Sinterverfahren weit überlegen. Dies bezieht sich auf die anwendungsspezifisch einstellbare Porengröße, die serienmäßig reproduzierbare isotrope Porosität, die hohe Stabilität vom Gussgefüge, die Möglichkeit der Herstellung nahezu jeder denkbaren Form durch herkömmliche Metallbearbeitung und die herkömmliche Oberflächenbehandlung.

Diese Parameter bestimmen die Eigenschaften offenporiger Gussteile

Offenporige Leichtmetall-Gussteile beseitigen die Grenzen zwischen massiven Leichtmetallen und Leichtmetallschäumen. Sie eröffnen zahlreiche neue mechanische, akustische, thermische, elektrische, strukturelle, dekorative und viele weitere Anwendungsmöglichkeiten. Die strukturellen Eigenschaften der offenporigen Gussteile können durch eine Vielzahl an Parametern vorbestimmt werden:

  • die Größe des Salzkorns: von einigen Mikrometern bis zu einigen Zentimetern;
  • die Form des Salzkorns: Brocken aus Naturstein, rund geschliffenes Salz, Formsalz, etc.;
  • die gemischten oder gradierten Salzkornmischungen;
  • die Füllhöhe der Kokille mit Salz: Teilfüllung sorgt für ein teil-poröses Bauteil;
  • Verwendung von anwendungsspezifischen Kokillenformen;
  • Verwendung von Einlegeteilen aus Aluminium, Stahl, Glas, Kupfer, etc.;
  • Variabilität bei einigen Parametern eines Gießprozesses;
  • konventionelle Zerspanung und Oberflächenbehandlung des porösen Bauteils;
  • Herstellung selektiv teilporöser Leichtmetallteile;
  • Herstellung von Werkstoff-Hybriden aus teilporösen Leichtmetallen und anderen Werkstoffen;
  • Funktionalisierung von Leichtmetalloberflächen im Metaker-Surface-Verfahren;
  • Verwendung von konventioneller Fügetechnik wie Zusammengesetzen, Verschrauben, Verpressen, Nieten, Kleben, Löten sowohl im massiven, als auch im porösen Bauteilbereich.

Offenporiger Aluminiumguss bietet als Werkstoff eine homogene Volumenporosität von 55 (±5 %) bei einer Dichte von circa 1,3 g/cm³. Die Porengröße ist beliebig ab 5 μm aufwärts einstellbar. Die Herstellung im einfachen Kokillenguss eignet sich sowohl für kleine, als auch für sehr große Stückzahlen.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind immens:

Bereits in der Standardausführung bietet das neue Material ein hohes Potenzial für viele verschiedene Anwendungen: Filtrieren, Dämpfen, Trennen, Verteilen, Regeln, Drosseln, Fördern, Flammsperren oder Schützen, insbesondere als leichtere, bessere und günstigere Alternative zu Sinterbronze oder Sinterstahl.

Ganz neuartige Anwendungsmöglichkeiten eröffnen offenporige Leichtmetalle durch ihre besonderen Eigenschaften für den funktionsintegrierten Leichtbau, multifunktionale Werkstoffhybride, integrierte, multifunktionale Crashelemente, integrierte Wärmeübertrager, Energie- und Wärmespeicher, Werkzeuge für das Thermoformen und Partikelschäume, dekorative Produkte und viel mehr. Die unabhängige, hochkarätig besetzte Jury des Industriepreis 2018 zeichnete Metahybrid als Best-of-Lösung in der Kategorie „Forschung & Entwicklung“ aus.

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