Auf 1100 Kilogramm Leergewicht bringt es der neue VW Golf, während das erste Modell 1974 nur 800 Kilo wog. Der Grund: Die Kunden wünschen immer mehr schwerwiegende Sicherheit und Komfort. Dem entgegen steht die ökologische Forderung nach leichteren Fahrzeugen, die weniger Kraftstoff schlucken. Einen Ausweg bieten Bauteile aus aufgeschäumten Leichtmetallen. So wiegt beispielsweise Aluminiumschaum mit rund einem halben Gramm je Kubikzentimeter nur etwa ein Fünftel des kompakten Materials und sogar nur ein gutes Zwanzigstel von herkömmlichem Stahl. Zur Herstellung solcher Schäume gibt es zwei gängige Verfahren: In die heiße Metallschmelze wird ein Gas eingeleitet. So entstehen Bläschen, die beim Abkühlen im Metall eingeschlossen werden. Einem Metallpulver wird eine Chemikalie beigemengt, zum Beispiel Titanhydrid, von der sich beim Erhitzen das Treibgas abspaltet.
Doch die gasgetriebene Schaumschlägerei ist nicht exakt zu steuern. “Am Schluß sind deshalb unterschiedlich große Gasporen unregelmäßig zwischen den Metallkörnern verteilt”, sagt Prof. Robert Singer vom Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle an der Universität Erlangen. Die geschäumten Metallteile verhalten sich bei Zug oder Druck auf das Bauelement unterschiedlich, ein Problem für den Automobilbau. Abhilfe schafft das neue Verfahren von Singer, bei dem Metallschäume mit regelmäßiger Struktur entstehen. Als Metall dient Magnesium, das auch Bauteil-Konstrukteure immer häufiger verwenden, da es um ein Drittel leichter als Aluminium ist. “Wir mischen Hohlkugeln aus hauchdünner Keramik, deren Wandstärke rund 150 tausendstel Millimeter beträgt, mit der heißen Magnesiumschmelze”, sagt der Erlanger Materialforscher. Beim Erstarren lagern sich die gleich großen Keramik-bällchen regelmäßig in die Metallmatrix ein. Tests zeigten, daß der Magnesium-Keramik-Verbund unter Druck und bei Verbiegungen belastbarer ist als normale Aluminiumschäume. Auch bei Aufprallversuchen schnitt er besser ab. Allerdings ist Magnesium zweimal teurer als Aluminium und dreimal teurer als Stahl. Doch Singer ist überzeugt: “In der Verarbeitung rechnet sich der neue Verbundwerkstoff.”
Niko Deussen
