Herstellung von 3D‐Kernverbunden mit zellularen Kernstrukturen aus Aluminium

Die Entwicklung von Metallschäumen hat in den letzten Jahren eine neue Klasse von zellularen Werkstoffen hervorgebracht, die aufgrund ihrer guten Eigenschaften bezüglich Dichte, Steifigkeit und Energieabsorptionsvermögen großes Einsatzpotential als Kernstruktur in Kernverbunden insbesondere für Leichtbaustrukturen im Kraftfahrzeug‐, Schienenfahrzeug‐ und Schiffbau besitzen. Kommerziell realisiert wurden bisher schmelzmetallurgisch und pulvermetallurgisch hergestellte Aluminiumschäume, wobei die erst genannten wesentlich kostengünstiger hergestellt werden können. Da die Kernverbunde aufgrund ihrer geringen Umformeigenschaften zur Zeit jedoch nur stark eingeschränkte Einsatzmöglichkeiten bieten, eine Umformung bei Raumtemperatur führt zum Kollabieren der Porenstruktur an der Wirkfläche zwischen Werkzeug und Werkstück, müssen für die neuen Werkstoffe auch geeignete Fertigungsverfahren entwickelt werden. Hier bietet das Hochtemperatur‐Umformen eine Lösung zur Herstellung komplexer 3D‐Kernverbundbauteile. Dabei werden in einer integrierten Prozeßkette die zellulare Kernstruktur umgeformt sowie Kern und Deckschichten zu endkonturnahen Sandwichbauteilen gefügt. Dabei sollen die zellularen Kernstrukturen im Bereich der Solidustemperatur umgeformt werden, da hier die Fließspannung extrem herabgesetzt ist und damit das Formänderungsvermögen deutlich erhöht wird. Die Verbindung des zellularen Kerns mit den Deckschichten kann durch Hartlöten oder Diffusionsschweißen als flächige stoffschlüssige Fügeverfahren realisiert werden. In diesem Beitrag werden die Problemstellungen und Lösungsansätze zur Hochtemperatur‐Umformung von zellularem Aluminium dargelegt. Ansätze zur Realisierung von umgeformten Bauteilen aus Aluminiumschaum werden vorgestellt und erste Ergebnisse zur Umformung von zellularem Aluminium bei hohen Temperaturen gezeigt.