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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern und einen Metallschaum-Verbundhohlkörper. Insbesondere betrifft die Erfindung das Ausschäumen von Metallbauteilen, insbesondere von Aluminiumprofilen mit Aluminiumschaum. Derartig hergestellte Metallschaum-Verbundkörper können unter anderem in der Automobilindustrie eingesetzt werden, insbesondere im Karosseriebau zur Herstellung von leichten und verwindungssteifen Rahmenstrukturen, auf denen Karosseriebleche angebracht werden.
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Es wird als bekannt angesehen, dass Metallprofile mit Aluminiumschaum teilweise oder ganz ausgefüllt werden können. Einerseits geschieht dies durch einen gießähnlichen Prozess, d. h. durch ein schmelzmetallurgisches Metallschaumverfahren, bei der Schmelztemperatur des Aluminiums, andererseits durch einen Wärmebehandlungsprozess, d. h. durch ein pulvermetallurgisches Metallschaumverfahren, wie dies beispielsweise aus der
DE 196 12 781 C1 bekannt ist. Zu diesem Zweck wird das schäumbare Vormaterial, das beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, die mit einem Treibmittel versehen ist, beispielsweise Titanhydrid, auf ein Metallbauteil aufgebracht oder in ein auszuschäumendes Metallbauteil eingebracht. Anschließend wird das aufzuschäumende Vormaterial durch von außen in das Metallbauteil und das schäumbare Vormaterial eingebrachte Wärmeenergie aktiviert, wodurch der Aufschäumprozess gestartet wird. Dies geschieht beispielsweise in einem Kammerofen.
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Die vorgenannte Vorgehensweise wird bereits im Maschinenbau zur Versteifung und zur Gewichtsreduzierung von Stahlteilen, besonders Stahlprofilen, angewendet. Als Füllwerkstoff wird hierfür Aluminiumschaum genutzt, der eine Dichte von unter 1 g/cm3 aufweist und darüber hinaus in der Lage ist, einwirkende Energien aufgrund mechanischer Verformung gut zu absorbieren. Jedoch wird bei der Herstellung dieser Stahl-Aluminiumschaum-Verbundwerkstoffe sich die Eigenschaft zunutze gemacht, dass die Schmelztemperatur des Stahls wesentlich höher liegt als die Aufschäum- bzw. Schmelztemperatur des aufschäumbaren Vormaterials bzw. des Aluminiumschaums. Hierdurch wird verhindert, dass sich das Stahlbauteil aufgrund der beim Aufschäumen des schäumbaren Vormaterials entstehenden Wärme bzw. aufgrund der Wärme der eingebrachten Aluminiumschmelze verformt.
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Liegen die Schmelztemperatur des Metallbauteils und die Aufschäumtemperatur des Metallschaumteils nahe beieinander, beispielsweise bei den Werkstoffpaarungen Aluminium und Aluminiumschaum, werden die entsprechenden Bauteile häufig miteinander verklebt. Alternativ gibt es auch Anwendungen, bei denen die entsprechenden Bauteile durch ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren, z. B. durch Walzpressen, miteinander vereinigt werden.
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Die
DE 100 42 569 C1 offenbart diesbezüglich ein Walzverfahren, durch das ein Metallschaum-Verbundkörper mit Deckschichten aus Stahlblech und einem dazwischenliegenden Kern aus Aluminiumschaum hergestellt wird.
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In jedem Fall ist es notwendig, dass bei den zuvor genannten Vorgehensweisen die Werkstoffe, nämlich Metallbauteil und Metallschaumkörper, separat hergestellt werden, anschließend zueinander ausgerichtet werden und durch weitere Verfahrensschritte miteinander verbunden werden. Diese zusätzlichen Verfahrensschritte sind sowohl zeit- als auch kostenintensiv, und führen zu einer Verlängerung der Prozesskette zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern. Des Weiteren ist es möglich, dass sich durch diese zusätzlichen Prozessschritte Fehler in den Verbundkörper einschleichen, die zu einer Verschlechterung der Qualität des Verbundkörpers bzw. der Verbindung von Metall und Metallschaum führen. Dies ist besonders nachteilig, da Metallschaum-Verbundkörper häufig sehr gewichtsoptimal konstruiert sind und an Stellen eingesetzt werden, an denen sie gegebenenfalls einwirkende Kräfte über einen kurzen Zeitraum absorbieren oder Schwingungen dämpfen müssen.
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Aus der
DE 198 54 175 C1 ist eine schwalbenschwanzförmige Verbindung von zwei metallischen Formkörpern mittels einer Fügeklammer bekannt. Das Profil besteht selbst aus einer aufgeschäumten Metallschaumschicht, die von zwei vollmetallischen Deckschichten umgeben ist. Im Inneren der schwalbenschwanzförmigen Verbindung befindet sich ein kanalförmiges Temperiermittel, das von einem aufschäumbaren Ergänzungsprofil umgeben ist, das von dreieckigen Abstandshaltern gehalten wird. Der Temperierkanal ist ein Rohr, durch das ein Temperierfluid strömt, um das aufschäumbare Ergänzungsprofil aufzuheizen. Die
DE 198 54 175 C1 offenbart einen Metallschaum-Verbundhohlkörper gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 23 und 24.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern und einen Metallschaum-Verbundhohlkörper anzugeben, die eine kostengünstige Herstellung eines derartigen, hoch belastbaren und zugleich leichten Verbundkörpers ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.
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Hierdurch ist es zum einen möglich, den Metallschaum-Verbundkörper als integrales Bauteil ohne zusätzliche Fügeverfahren bzw. Verfahrensschritte herzustellen. Zum anderen ist es möglich, dass bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der Schmelzpunkt des auszuschäumenden Bauteils relativ nah am Aufschäumpunkt des schäumbaren Vormaterials liegt, da durch das Wärmeelement das schäumbare Vormaterial im Inneren des auszuschäumenden Bauteils direkt erwärmt wird, und nicht indirekt durch das auszuschäumende Bauteil hindurch der Aufschäumprozess von Außen gestartet wird. Somit können Werkstoffkombinationen gewählt werden, deren Schmelz- und Aufschäumpunkte nahe beieinander liegen, ohne dass es dabei zu einer Verformung des auszuschäumenden Bauteils aufgrund übermäßiger Wärmeentwicklung durch den Aufschäumprozess kommt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das schäumbare Vormaterial hohl, vorzugsweise als Hohlzylinder, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Granulat gepresst. Dieser so hergestellte Grünling ermöglicht ein prozessgenaues und zuverlässiges Einbringen des schäumbaren Vormaterials in das auszuschäumende Bauteil.
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Vorzugsweise wird das schäumbare Formmaterial in das auszuschäumende Bauteil, vorzugsweise einen Hohlzylinder, koaxial eingebracht. Auf diese Art und Weise ist es möglich, rohr- oder zylinderförmige Bauteile herzustellen, die als Stangenware gut transportierbar und einfach weiter verarbeitbar sind.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Raum zwischen dem Wärmeelement und dem auszuschäumenden Bauteil durch zumindest eine Dichteinrichtung druckdicht verschlossen. Durch diese Dichteinrichtung wird ein Verspritzen oder Auslaufen aufgrund des beim Aufschäumprozess entstehenden Drucks verhindert.
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Vorzugsweise wird das Wärmeelement mit einer Heizeinrichtung verbunden, durch die das Wärmeelement zum Aufschäumen des schäumbaren Vormaterial beheizt wird. Zum einen ist es hierdurch möglich, das Wärmeelement direkt zu beheizen, wenn das Wärmeelement beispielsweise als Massivelement ausgeführt ist. Zum anderen ist es hierdurch aber auch möglich, das Wärmeelement indirekt zu beheizen, beispielsweise durch ein Gas oder eine Flüssigkeit, wenn das Wärmeelement als Hohlelement ausgeführt ist.
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Vorzugsweise wird das auszuschäumende Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und das schäumbare Vormaterial aus einem Pulver auf Aluminiumbasis hergestellt. Die Wahl von Aluminium sowohl für das auszuschäumende Bauteil als auch für das schäumbare Vormaterial ermöglicht einerseits die Herstellung eines sehr leichten und dennoch steifen Verbundkörpers. Andererseits ermöglicht ein nahezu reiner Aluminium-Aluminiumschaum-Verbundkörper am Ende der Lebenszeit des Bauteils auch ein sehr einfaches und kostengünstiges Recycling.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11. Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache und prozesssichere Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern.
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Vorzugsweise ist durch eine Außenkontur des Wärmeelementes eine Innenkontur des schäumbaren Vormaterials begrenzt. Hierdurch lässt sich gezielt durch die geometrische Gestaltung des Wärmeelementes und/oder seine Oberflächenbeschaffenheit auf einfache Art und Weise ein hohler, beispielsweise rohrförmiger Verbundwerkstoff herstellen.
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Vorzugsweise weist die Aufnahmeeinrichtung zumindest eine Kühleinrichtung auf, die in einem gekühlten Bereich des auszuschäumenden Bauteils eine Verformung beim Aufschäumen des schäumbaren Vormaterials verhindert. Durch das Vorsehen einer Kühleinrichtung, die Bereiche des auszuschäumenden Bauteils kühlt, ist es möglich, dass die Aufschäumtemperatur nahe an der Schmelztemperatur des auszuschäumenden Bauteils liegt, ohne dass das Bauteil forminstabil wird oder seine metallurgischen Eigenschaften verändert.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmeeinrichtung zumindest eine Aufnahmeaussparung auf, die eine Ausdehnung des auszuschäumenden Bauteils und/oder des schäumbaren Materials, vorzugsweise in einem angrenzenden Formabschnitt, ermöglicht. Auf diese Art und Weist ist es möglich, auch Verbundwerkstoffe und Bauteile mit komplexen Geometrien, herzustellen, bzw. die Geometrie der herzustellenden Bauteile noch während des Aufschäumprozesses gezielt zu verändern.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zwei plattenförmig ausgeführte Dichteinrichtungen auf, die mit jeweils einer kreisförmigen Aussparung versehen sind und die das schäumbare Formmaterial, das in Form eines Hohlzylinders aus pulvermetallurgisch erzeugtem Granulat gepresst ist, in axialer Richtung des Hohlzylinders begrenzen, wobei das Wärmeelement ein Zylinder ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der kreisförmigen Aussparung entspricht, und das Wärmeelement koaxial in das schäumbare Vormaterial einbringbar ist. Durch dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Rohre mit einer Außenwand aus Metall und einer Innenwand aus Metallschaum ohne weitere Fügeverfahren kostengünstig und schnell herstellbar.
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Vorzugsweise besteht das Wärmeelement aus Grafit. Durch die Verwendung von Grafit weist das Wärmeelement zum einen bei seiner Erwärmung eine geringe Ausdehnung auf. Zum anderen ermöglicht Grafit eine einfache Trennung des Wärmeelementes vom aufgeschäumten Metallschaum, nachdem dieser erstarrt ist, ohne dass zusätzliche Trennmittel eingesetzt werden müssen.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Wärmeelement als Vollzylinder ausgeführt. Die massive Bauart des Wärmeelementes ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Wärme innerhalb des besagten Elementes.
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Vorzugsweise ist das Wärmeelement als Hohlzylinder ausgeführt, in dem sich ein flüssiges oder gasförmiges Medium zum Wärmetransport befindet. Das Wärmemedium kann dabei gezielt eingesetzt werden, um die Aktivierung des schäumbaren Vormaterials zu steuern.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich eines Erzeugnisses erfindungsgemäß gelöst durch einen Metallschaum-Verbundhohlkörper gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 23 und 24. Der erfindungsgemäße Verbundhohlkörper ist zum einen kostengünstig herstellbar, da keine weiteren Fügeprozesse zur Vereinigung des Metallbauteils mit dem Metallschaumkörper notwendig sind. Zum anderen ermöglicht der erfindungsgemäße Verbundhohlkörper eine stoffschlüssige und somit zuverlässige Verbindung zwischen dem ausgeschäumten Bauteil und dem Metallschaumkörper.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Erzeugnisses sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Metallschaum-Verbundkörpers zeigt,
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2 eine perspektivische Darstellung eines in ein Halbzeug eingebrachten Vollzylinders, und
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3 eine perspektivische Darstellung eines in das Halbzeug eingebrachten Hohlzylinders.
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In 1 ist eine perspektivische Darstellung gezeigt, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Metallschaum-Verbundkörpers zeigt.
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Ein auszuschäumendes Bauteil 1 ist als Hohlzylinder ausgeführt, der beispielsweise als Extrusionsprodukt herstellbar ist. Ein schäumbares Vormaterial 2 ist ebenfalls als Hohlzylinder dargestellt. Das schäumbare Vormaterial 2 wird beispielsweise als Grünling aus einem pulvermetallurgisch erzeugten Granulat in einer entsprechenden Form gepresst. Jedoch ist es auch denkbar, dass das schäumbare Vormaterial 2 nicht als Grünling gepresst wird, sondern lose in das auszuschäumende Bauteil 1 eingebracht wird. Die Geometrie des auszuformenden Bauteils 1 kann dabei nahezu beliebig komplex sein, solange das auszuschäumende Bauteil 1 zum einen in eine Aufnahmevorrichtung (nicht gezeigt) aufnehmbar ist, und zum anderen eine Öffnung besitzt, um das schäumbare Vormaterials 2 in das Innere des auszuschäumenden Bauteils 1 einzubringen.
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Ein Wärmeelement 3 ist ebenfalls zylinderförmig gestaltet und ist in den Hohlzylinder des schäumbaren Vormaterials 2 einführbar. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Wärmeelement 3 deutlich länger als das schäumbare Vormaterial 2 und das auszuschäumende Bauteil 1, so dass, nachdem des Wärmeelement 3 sich innerhalb des schäumbaren Vormaterials 2 und des auszuschäumenden Bauteils 1 befindet, Abschnitte des Wärmeelementes 3 an beiden Enden des auszuschäumenden Bauteils 1 überstehen. In diesem Zusammenhang ist es aber auch möglich, dass auszuschäumendes Bauteil 1 und/oder schäumbares Vormaterial 2 an einem Ende in axialer Richtung verschlossen sind, so dass das Wärmeelement 3 nur aus einer Richtung in das herzustellende Bauteil einschiebbar ist. Hierbei ist es dann auch denkbar, dass die Länge des Wärmeelementes 3 durchaus geringer als die Länge des herzustellenden Bauteils ist.
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Ferner kann das schäumbare Vormaterial 2 sowohl lose als auch formschlüssig auf dem Wärmeelement 3 angeordnet sein. Genauso verhält es sich bezüglich des ausschäumenden Bauteils 1, wobei das schäumbare Vormaterial 2 lose oder formschlüssig innerhalb des auszuschäumenden Bauteils 1 angeordnet sein kann. Die Menge des schäumbaren Vormaterials ist dabei so gewählt, dass das auszuschäumende Bauteil 1 mit der gewünschten Menge Metallschaum ausfüllbar ist, um das gewünschte Bauteil herzustellen.
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Eine Aufnahmeeinrichtung (nicht gezeigt) nimmt das auszuschäumende Bauteil 1 zumindest teilweise auf. Hierbei ist es möglich, dass die Aufnahmeeinrichtung zumindest eine Aufnahmeaussparung (nicht gezeigt) aufweist, die während des Schaumprozesses einer Ausdehnung des auszuschäumenden Bauteils 1 und/oder des schäumbaren Materials 2 ermöglicht. Diese Ausdehnung kann dabei gezielt erfolgen, so dass das sich ausdehnende Material durch beim Aufschäumprozess entstehende Wärme und Druck durch die Aufnahmeaussparungen gezielt in eine angrenzende Form oder einen angrenzenden Formabschnitt gepresst wird. Unabhängig von einer Außengeometrie des auszuschäumenden Bauteils 1 und des schäumbaren Vormaterials 2 sind durch die Aufnahmeaussparungen in der Aufnahmeeinrichtung Außenstrukturen des herzustellenden Bauteils realisierbar, die von der Außengeometrie des auszuschäumenden Bauteils 1 und/oder des schäumbaren Vormaterials 2 abweichen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Flansche oder andere aufgeweitete Abschnitte bei dem herzustellenden Bauteil handeln.
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Darüber hinaus weist die Aufnahmeeinrichtung vorzugsweise zumindest eine Kühleinrichtung (nicht gezeigt) auf, die beispielsweise als Kupferelement und/oder als Luftventilation ausgeführt ist. In einem gekühlten Bereich des auszuschäumenden Bauteils 1 wird durch die Kühleinrichtung eine Verformung und/oder eine Veränderung der Materialeigenschaften des auszuschäumenden Bauteils durch die beim Aufschäumen des schäumbaren Vormaterials 2 eingebrachte bzw. entstehende Wärme verhindert.
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Des Weiteren ist zumindest eine Dichteinrichtung 4 vorgesehen, um einen ungewollten Austritt des schäumbaren Vormaterials 2 während des Aufschäumprozesses zu verhindern. Hierzu steht die Dichteinrichtung mit dem auszuschäumenden Bauteil 1 und/oder der Aufnahmeeinrichtung in druckdichtem Eingriff. Die Dichteinrichtung 4 verfügt über zumindest eine Aussparung 5, die in ihrer Geometrie und ihren Abmessungen dem Außenumfang des Wärmeelementes 3 entspricht, und somit ein Einführen des Wärmeelementes 3 durch die Aussparung 5 in das schäumbare Vormaterial 2, das sich in dem auszuschäumenden Bauteil 1 befindet, ermöglicht.
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Insgesamt ist die Außenkontur des Wärmeelementes 3 dabei so gestaltet, dass, wenn das Wärmeelement 3 vollständig in das schäumbare Vormaterial 2 eingeschoben ist, das Wärmeelement 3 auch in druckdichtem Eingriff mit der Dichteinrichtung 4 steht, um einen Austritt von Metallschaum während des Aufschäumprozesses zu verhindern. Der Bereich der Außenkontur des Wärmeelementes 3, der innerhalb des schäumbaren Vormaterials 2 liegt, definiert während des Aufschäumprozesses die Innenkontur des aufgeschäumten Metallschaums.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das auszuschäumende Bauteil 1 in die Aufnahmevorrichtung eingespannt. Das schäumbare Vormaterial 2 wird anschließend koaxial in das aufzuschäumende Bauteil 1 eingeführt. Anschließend wird das Wärmeelement 3 ebenfalls koaxial in das schäumbare Vormaterial 2 eingeführt. Abhängig von der Gestaltung des schäumbaren Vormaterials 2 ist es auch möglich, das Wärmeelement 3 außerhalb des auszuschäumenden Bauteils 1 in das schäumbare Vormaterial 2 einzuführen, und erst anschließend beide Elemente in das auszuschäumende Bauteil 1 einzubringen. Die Dichteinrichtungen 4 werden in druckdichten Eingriff mit dem auszuschäumenden Bauteil 1 und/oder dem schäumbaren Vormaterial 2 und dem Wärmeelement 3 gebracht, um ein Austreten des Metallschaums während des Schäumprozesses zu verhindern.
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In 2 ist eine perspektivische Darstellung eines in ein Halbzeug eingebrachten Vollzylinders gezeigt. Das Halbzeug besteht aus dem auszuschäumenden Bauteil 1 und dem schäumbaren Vormaterial 2. Das Wärmeelement 3 ist als Vollzylinder ausgeführt. Als Wärmeelement 3 dienen vorzugsweise Stahl- oder Kupferlegierungen, wobei gegebenenfalls noch ein Trennmittel vorzusehen ist, wenn das Wärmeelement 3 nach Beendigung des Aufschäumprozesses und Erstarren des Metallschaums wieder aus dem so hergestellten Verbundwerkstoff entnehmbar sein soll. Alternativ kann das Wärmeelement 3 auch aus Grafit oder einer Kombination der vorgenannten Werkstoffe bestehen. Ist das Wärmeelement 3 vollständig aus Grafit hergestellt, bzw. hat eine grafithaltige Oberfläche, ist ein Trennmittel nicht erforderlich, um das Wärmeelement 3 aus dem hergestellten Verbundkörper zu entnehmen.
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Das Wärmeelement 3 ist mit einer Heizeinrichtung (nicht gezeigt) verbunden, durch die das Wärmeelement 3 zum Aufschäumen des schäumbaren Vormaterials 2 beheizt wird. Bei der Heizeinrichtung sind alternativ bzw. in Kombination Heizelemente, Heißluftgebläse, Thermitpulver, elektrischer Strom und/oder ein Brenngas-Luft-Gemisch vorzusehen, die das Wärmeelement 3 beheizen.
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Je nach Anforderungen an den herzustellenden Verbundwerkstoff ist es möglich, dass das Wärmeelement 3 nach dem Erstarren des Metallschaums aus dem Verbundkörper entnehmbar ist, oder in dem so hergestellten Bauteil verbleibt. In erstgenannten Fall empfiehlt sich der Einsatz von Trennmitteln, bzw. grafithaltigen Wärmeelementen. Die Außenkontur des Wärmeelementes 3 entspricht dabei der gewünschten Innenkontur des entstandenen Verbundkörper. Wenn das Wärmeelement 3 in dem hergestellten Verbundkörper verbleibt, übernimmt das in dem Verbundkörper eingebettete Wärmeelement 3 zusätzlich die Funktion eines strukturalen Bauteils, welches den Verbundkörper verstärkt.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entsteht nach dem Erstarren des Metallschaums ein zylinderförmiger Verbundkörper, der in radialer Richtung einen Außenbereich, einen Zwischenbereich und einen Innenbereich aufweist. Der Außenbereich besteht aus Metall, der Zwischenbereich aus dem Metallschaumkörper und der Innenbereich aus dem Wärmeelement 3.
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Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt 3 eine perspektivische Darstellung eines in das Halbzeug eingebrachten Hohlzylinders. Das Wärmeelement 3 ist als Hohlzylinder ausgeführt und wird durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium, das die Wärme innerhalb des Hohlzylinders transportiert, erwärmt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass in Abhängigkeit an die Anforderungen des herzustellenden Verbundkörpers das Wärmeelement 3 nach dem Erstarren des Metallschaums entnommen wird oder in dem Verbundkörper verbleibt. Hierbei ist der so hergestellte Verbundkörper rohrförmig und kann beispielsweise als Kabelschacht oder Stabilisator zum Einsatz kommen. Im letztgenannten Fall wird die Innenkontur des Verbundkörpers durch die Innenkontur des hohlen Wärmeelementes bestimmt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Metallschaum-Verbundkörper herstellbar, die ein ausgeschäumtes Bauteil aufweisen und einen Metallschaumkörper, der sich zumindest teilweise innerhalb des ausgeschäumten Bauteils befindet. Ferner ist der Metallschaumkörper in das ausgeschäumte Bauteil eingeschmolzen und steht mit diesem in einer metallischen Verbindung, so dass zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers keine weiteren Fügeverfahren erforderlich sind. Insbesondere lassen sich Verbundkörper herstellen, bei denen die Schmelztemperatur des ausgeschäumten Bauteils weniger als 50 K über der Aufschäumtemperatur des Metallschaumkörpers liegt.
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Es ist vorteilhaft, wenn das ausgeschäumte Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und der Metallschaumkörper aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Vormaterial auf Aluminiumbasis. Aufgrund der geringen Dichte von Aluminium und Aluminiumschaum ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise die kostengünstige Herstellung von sehr leichten und dennoch steifen Aluminium-Aluminiumschaum-Verbundkörpern.
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Obwohl in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen insbesondere die Herstellung von Aluminium-Aluminiumschaum-Verbundkörpern beschrieben worden ist, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise auch Verbundkörper herstellen, deren ausgeschäumtes Bauteil aus einem stahlhaltigen oder keramischen Halbzeug oder einer entsprechenden Legierung besteht. Des Weiteren kann es sich bei dem Metallschaum um einen Schaum handeln, der pulver- oder schmelzmetallurgisch aus einem oder mehreren Stählen bzw. Stahllegierungen hergestellt wird. Gegebenenfalls sind dabei das zuvor beschriebene Verfahren und die zuvor beschriebene Vorrichtung den höheren Prozesstemperaturen anzupassen, wie sie beispielsweise beim Aufschäumen einer Stahlschmelze erforderlich sind.
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Zudem ist es auch möglich, daß der Metallschaum-Verbundkörper ein Metallschaum-Verbundwerkstoff ist, der als Halbzeug in einem oder mehreren anschließenden Prozeßschritten weiter verarbeitet werden kann.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern und einen derartigen Metallschaum-Verbundkörper, wobei innerhalb eines auszuschäumenden Bauteils schäumbares Vormaterial eingebracht wird, und innerhalb des schäumbaren Vormaterials ein Wärmeelement eingebracht wird, durch das das schäumbare Vormaterial aufgeschäumt wird. Ein derartig hergestellter, leichtgewichtiger und kostengünstiger Verbundkörper kann beispielsweise in der Automobilindustrie zur Dämpfung von Schwingungen oder zur Aufnahme von Aufprallenergien im Falle eines Unfalls eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere Anwendungen, beispielsweise zur Herstellung von Rohrleitungen, denkbar.
