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Die Natur vor Augen

Hybrid-Metallschaum für Leichtbau und Aufprallschutz
Die Natur vor Augen

Bisherige Alu-Metallschäume sind für viele Anwendungen zu weich und instabil. Eine Materialforscherin hat sie daher mit einer Nanobeschichtung aus Nickel verstärkt, sodass sie wesentlich höhere Belastungen aushalten. Das zum Patent angemeldete Verfahren eröffnet viele neue Anwendungsfelder.

Die Autorin: Friederike Meyer zu Tittingdorf, Pressesprecherin der Universität des Saarlandes, Saarbrücken

Die Strukturen von menschlichen Knochen sind das Vorbild für Metallschäume. Sie werden in Prototypen von Autos für sparsame Konstruktionen genutzt und auch, um Autofahrer vor einem Aufprall zu schützen. Bisherige Alu-Metallschäume sind jedoch für viele Anwendungen zu weich und instabil. Anne Jung, Materialforscherin der Universität des Saarlandes, hat sie daher mit einer Nanobeschichtung aus Nickel verstärkt, sodass sie wesentlich höhere Belastungen aushalten und einen zehnmal stärkeren Aufprall abfedern können. Die Wissenschaftlerin erhielt dafür jetzt den Deutschen Studienpreis.
Der neue Hybridschaum besteht aus einem schwammartigen Aluminiumgerüst, das hauchdünn mit Nickel beschichtet wurde. „Dieser Metallschaum kann für tragende Elemente in Autos und Flugzeugen verwendet werden, da er äußerst stabil und sehr leicht ist“, erklärt Anne Jung. „Durch das in sich verformbare Grundgerüst schützt er aber auch vor starkem Aufprall, etwa im Auto oder bei Sprengungen, wenn Metallsplitter herumfliegen.“ Die Materialforscherin kann sich auch Anwendungen in der Architektur vorstellen, etwa für schalldämmende Deckenverkleidungen oder für die elektromagnetische Abschirmung: „Bisher wurden Metallschäume noch nicht breit eingesetzt, weil sie teurer als vergleichbare Materialien sind und oft nicht die gewünschte Stabilität aufweisen. Der Hybridschaum eröffnet hier viele neue Möglichkeiten.“
Achtmal besser als der Stand der Technik
Bei der Entwicklung hatten Versuche gezeigt, dass die feinen, wabenähnlichen Verbindungen im Aluminiumschaum durch eine hauchdünne Nickel-Beschichtung wesentlich stabiler wurden. Das Problem war jedoch, die Nanobeschichtung in den tief verzweigten Strukturen des Aluminiumschaums gleichmäßig aufzutragen. Die Materialforscherin entwickelte daher einen speziellen Anoden-Käfig, in dem man den Metallschaum in der Größe einer Wandfliese gleichmäßig bis tief ins Innere mit der Nickelschicht überziehen kann. „Dieses zum Patent angemeldete Verfahren lässt sich auch auf großflächigere Metallschäume übertragen und könnte auch im industriellen Maßstab eingesetzt werden“, sagt Anne Jung. Im Labor konnte sie 5 cm dicke, offenporige Metallschäume zu 80 % gleichmäßig nanokristallin beschichten. Das Ergebnis ist achtmal besser als der Stand der Technik, obwohl dabei ein vierfach dickerer Schaum verwendet wurde als in bisherigen Versuchen.
Bei ihrer Forschungsarbeit hatte Anne Jung die Natur vor Augen, die auf raffinierte Weise hohe Lasten stabilisiert. „Ein Dinosaurierknochen besteht aus einer schwammartigen Substanz, die zugleich stabil und elastisch ist, sodass sie das tonnenschwere Gewicht des Tieres aushalten konnte“, nennt die Materialforscherin als Beispiel. Nach diesem Vorbild könne auch die Industrie viele Produkte noch leichter und elastischer gestalten. I

Info & Kontakt
Universität des Saarlandes Dr.-Ing. Dr. rer. nat. Anne Jung Lehrstuhl für Technische Mechanik Tel. 0681 302-2169 anne.jung@mx.uni-saarland.de www.uni-saarland.de
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