Hochtemperatur-Umformung von zellularem Aluminium

Mit der Entwicklung von Aluminiumschäumen ist in den letzten Jahren eine neue Klasse von zellularen Werkstoffen entstanden, die aufgrund ihrer guten Eigenschaften bezüglich Dichte, Steifigkeit und Energieabsorptionsvermögen ein großes Einsatzpotential als Kernstruktur in Kernverbunden insbesondere für Leichtbaukonstruktionen im Verkehrswesen besitzt. Kommerziell realisiert wurden bisher schmelzmetallurgisch und pulvermetallurgisch hergestellte Metallschäume, wobei die erst genannten wesentlich kostengünstiger produziert werden können.

Aufgrund der geringen Umformeigenschaften der Kernverbunde sind zur Zeit jedoch die Einsatzmöglichkeiten stark eingeschränkt, denn bei Raumtemperatur führen die Umformkräfte zum Kollabieren der Zellstruktur an der Wirkfläche zwischen Werkzeug und Werkstück, da die Zellwände die auftretenden Spannungen nicht ertragen. Daraus entstand die Motivation zur Implementierung einer integrierten Prozeßkette für das Hochtemperatur-Umformen der zellularen Kernstruktur und das Fügen von Kernstruktur und Deckschichten zur endkonturnahen Herstellung komplexer 3D-Kernverbundbauteile. Dabei sollen die zellularen Kernstrukturen bei Temperaturen nahe der Solidustemperatur umgeformt werden, da in diesem Temperaturbereich die Fließspannung extrem herabgesetzt ist und damit das Formänderungsvermögen deutlich erhöht wird.

In diesem Beitrag werden Grundlagen für die Hochtemperatur-Umformung von Aluminiumschaum dargelegt. Die Ausgangswerkstoffe werden charakterisiert, und es werden erste experimentelle Ergebnisse zum Materialverhalten und zum Umformen von zellularen Aluminiumwerkstoffen bei Temperaturen im Arbeitsbereich nahe der Solidustemperatur vorgestellt.