AUFGESCHÄUMT - Bau-Satz

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Trends: Technik aktuell
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AUFGESCHÄUMT
{ Text: Achim Pilz
METALLSCHÄUME AUS ALUMINIUM
Seit wenigen Jahren gibt es Bauteile aus Aluminiumschaum. Derzeit vergrößern sich
dessen gestalterische Einsatzmöglichkeiten durch neue Beschichtungsmethoden und
Herstellungsverfahren. Doch eine Verwendung rein als architektonische Oberfläche
ist aufgrund des hohen Energieverbrauchs bei der Herstellung von Aluminium kritisch
zu sehen. Die Eigenschaften von Aluminiumschäumen werden so zumindest nicht
voll ausgeschöpft – ein Zwischenstand derzeitiger Anwendungen.
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Aluminiumschäume sind moderne Werkstoffe aus Aluminium
und Luft, aus denen Platten und andere Bauteile gefertigt
werden können. Je nach Herstellung haben die Produkte
durchgängig offene oder geschlossene Poren. Die Schäume
sind wärmedämmend, schallabsorbierend, leicht und dennoch
relativ stabil. Sie brennen nicht, sind ungiftig und recyklierbar.
Mit einer maximalen Dichte von 0,25 g/cm³, was einem Zehntel
von reinem Aluminium entspricht, schwimmen sie sogar
auf Wasser. Ursprünglich wurden sie für konstruktive Leichtbauteile
im Maschinenbau entwickelt: Durch ihre hohe mechanische
Festigkeit eignen sie sich hervorragend zur Umwandlung
von Bewegungsenergie, beispielsweise in einer
Stoßstange oder als Ultraleichtschutz in Satelliten. Sie dämpfen
Erschütterungen und reduzieren das Gewicht der Bauteile.
Bei entsprechende Bearbeitung und Optimierung könnte das
Material der Struktur und Stabilität von Knochen nahe kommen.
Damit bestehen auch Potenziale, Aluminiumschaum im
Bauwesen nicht wie bislang nur gestalterisch, sondern auch
konstruktiv einzusetzen – was aus Kostengründen und wohl
auch wegen mangelnder Nachfrage derzeit aber nicht weiter
verfolgt und entwickelt wird.
ÖKOLOGIE
Da die Legierungen zur Herstellung von Aluminiumschaum
aus mindestens 97 % reinem Aluminium und Beimischungen
von Kalzium und Titan bestehen, sind sie komplett recyklierbar.
Durch die lösungsmittelfreie Fertigung sind die unbeschichteten
Schaumprodukte aus gesundheitlicher Sicht völlig
unbedenklich. Aus ökologischer Sicht sollte der Einsatz von
Aluminium allerdings optimiert werden, wozu solche Leichtbauprodukte
beitragen können. Nach Daten der Fraunhofergesellschaft
hat sich allein in den vergangenen zwanzig Jahren
die globale Nachfrage nach Aluminium verdoppelt: Während
1985 gut 16 Mio. t/a produziert wurden, waren es zehn Jahre
später 20 Mio. t/a und 2005 fast 32 Mio. t/a. Inzwischen werden
für die Produktion von Aluminium über 20 % des erzeugten
Weltstroms aufgewendet. Doch nicht nur der Energieeinsatz
ist immens, sondern auch der Landschaftsverbrauch.
Durch den Abbau des für die Herstellung
notwendigen Erzes Bauxit werden weltweit große Flächen
zerstört. Als Abfall entstehen pro gewonnene Tonne Alu-
minium etwa 1,5 t Rotschlamm, der die Umwelt belastet. Nicht
nur deshalb wird seit zwanzig Jahren daran geforscht, Aluminium
zu einem spezifisch leichten Material mit zellularer
Struktur zu schäumen.
ANFÄNGE
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In den letzten Jahren haben sich Aluminiumschäume kontinuierlich
zum Designobjekt für Oberflächen gemausert. Aus einer
Kooperation des Fraunhofer-Instituts
1
für Angewandte
Materialforschung IFAM und der Hochschule Bremen entstand
in Bremen ein Unternehmen [1], das Anwendungen mit
Aluminiumschäumen unterschiedlicher Hersteller anbietet
und entwickelt – beispielsweise 2007 eine Beschichtung aus
Kupferpulver, die sich auch patinieren lässt.
Schon 2003 verkleidete der Architekt Slawomir Kochanowicz
die Fassade seines Büros mit einem geschlossenporigen Aluminiumschaum.
Die Platten wurden mit silikonierten Schrauben
auf eine Unterkonstruktion aus Holz geschraubt. Die
leichten Dunkeltönungen an den Rändern der Platten, bedingt
durch die Produktion des Materials, setzte der Architekt gestalterisch
ein. Sie betonen die Fugen und beleben das Gesamtbild.
Auch nach viereinhalb Jahren Bewitterung hat sich die
Oberfläche nicht verändert; eigens gereinigt werden muss sie
nicht.
Im gleichen Jahr wurde der DaimlerChrysler Messestand auf
dem Automobilsalon in Genf von Kauffmann Theilig & Partner
und dem Atelier Markgraph 2mit Aluminiumschaum gestaltet.
Deck- und Außenflächen waren aus einer offenporigen
Schaumplatte gefertigt, die zum Ertasten einlud. Die Oberfläche
sollte die technische Ästhetik des Unternehmens widerspiegeln.
Die Gestalter nahmen das zelluläre Motiv auf und
transformierten es in eine mäanderförmig begehbare Architektur.
mehr zur Konstruktion. wie gefertigt, verbunden, gestoßen...?
Zusatzsatz ZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatz-
ZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatz.
Seit 2007 ermöglicht ein neues Verfahren, einen offenporigen,
transluzenten Aluminiumschaum günstiger herzustellen. Das
Produkt eignet sich zum Beispiel im Scheibenzwischenraum
von Verglasungen als Sonnenschutz.
Momentan wird eine Verwendung für Decke, Wand [2] ›
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› oder Boden meist nur durch den Preis vereitelt. Je
nach Herstellung kosten Platten in einer Dicke von 6 mm zwischen
60 –70 €/m² und dem Vierfachen. Für die Herstellung
der Schäume werden unterschiedliche Verfahrenstechniken
angewandt, die zu unterschiedlichen Eigenschaften und Erscheinungen
führen:
(bitte noch eingehen auf die Akustik (und daher auf die Verwendung),
wann schalldämmend ( wenn geschlossenporig...) ZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatz-
ZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatzZusatzsatz.
GESCHLOSSENE ZELLEN, OFFENE OBERFLÄCHE
Der Schaum »Alporas«, aus dem der Messestand und die
Hausfassade gefertigt wurden, 3hat im Mittel etwa 6 mm große,
relativ gleichmäßige Zellen, deren Zellwände geschlossen sind.
Aus maximal 2400 x 600 x 400 mm großen Blöcken werden die
benötigten Formen geschnitten, so dass die Zellen an der
Oberfläche offen sind. Dadurch sind die Kanten empfindlich.
In der Regel werden Platten zwischen 6 und 400 mm Dicke
hergestellt. Durch Schattenbildung in den tiefliegenden Poren
und spiegelnde Aluminiumstege an der Oberfläche entstehen
starke Hell-Dunkel-Kontraste. Durch Pulverbeschichten und
anschließendes Schleifen kann dieser Effekt noch intensiviert
und farblich hinterlegt werden. Möglich sind alle RAL- sowie
Effektfarben wie Gold, Silber, Bronze und Edelstahloptik.
GESCHLOSSENE GUSSHAUT
Der Schaum »Foaminal« hat eine geschlossener Gusshaut, wo-
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durch er stabiler als »Alporas« ist. Momentan sind vier unterschiedliche
Typen im Natur-Gußton erhältlich. Sie werden aus
unterschiedlichen Granulaten hergestellt, die auch die Schwäche
des Materials am deutlichsten zeigen: Von Nahem sieht es
interessant aus, von Weitem aber kann es schnell eintönig wirken.
Die Größen der Platten sind herstellungsbedingt eingeschränkt:
625 x 625 mm gibt es mit einer Dicke von 8, 15, 20,
25, 30 mm. Die maximale Größe ist 610 x 1220 mm mit einer
Dicke von 12,7 mm.
TRANSLUZENTER FEINGUSS
Derartige Schaumplatten gibt es unter der Bezeichnung »Empore«
von Alcarbon (oder 5auch von »M-Pore«, siehe Bild). Sie
bestehen nur aus Zellstegen, haben also keine Zellwände und
werden nicht geschäumt, sondern gegossen. Deshalb gibt es
das Material je nach Porenanteil maximal 50 mm dick und 450
x 450 mm groß. Es kostet viermal soviel wie die sogenannten
Alporasschäume. Bei hoher mechanischer Festigkeit ist es allerdings
nur halb so schwer. Die Oberfläche der Zellstege ist
leicht aufgeraut.
TRANSLUZENTER SCHAUM
Die Neuentwicklung ?»Porofoam-AC« hat ebenfalls nur Zellstege
ohne Zellwände und 6eine offene Oberfläche. Ihre maximale
Größe ist 2400 x 600 mm bei einer Dicke von 6, 8 oder 10
mm. Sie ist in allen RAL- sowie in Metallfarben erhältlich.
Durch die Lichtdurchlässigkeit der dünnen Platten eignen sie
sich besonders gut für Sonnenschutzelemente.
PATINIERUNGEN UND SANDWICHELEMENTE
Seit 2007 ist für alle Platten auch eine Kupferbeschichtung erhältlich.
Sie wird als Pulver aufgesprüht und durch einen Harz
umhüllt. Für eine grüne Patina wird das Harz an der Oberfläche
entfernt und der Grünspan künstlich hergestellt. Für
Sandwichelemente werden die Aluminiumschäume mit Glas
abgedeckt, das gänzlich transparent verklebt wird. Auch undurchsichtige
Deckmaterialien sind möglich.
BEARBEITUNG
Die »Alporas«-Platten lassen sich mit einem groben Sägeblatt
für Holz gut schneiden, für »Empore« eignet sich ein feines Sägeblatt
für Metall besser. Beim Bohren ist ein genaues Zentrieren
der Bohrung wegen der porösen Oberfläche kaum möglich.
Die Schaumplatten können problemlos mit einer Fräse
spanabhebend bearbeitet werden. Von einer Bearbeitung in einer
Drehbank wird abgeraten. Die Sandwichelemente werden
wasserstrahlgeschnitten und die Kanten nachgearbeitet.
AUSSICHT
Wird Aluminium aufgeschäumt, kann es helfen, Ressourcen
zu schonen. Ein zusätzlicher Energieeinsatz für das Schäumen
entsteht bei »Alporas« nicht, da es direkt aus der Schmelze
produziert wird. Volumen aus »Foaminal« werden nochmals
einzeln bei 700 ° C in einem Ofen »gebacken«. Bei »Empore«
wird Gips mit Druckwasser ausgespült. Die Schäume sind also
kostbare Materialien, die allerdings auch entsprechend edel
wirken. Ob der Schaum in Zukunft als Fassadenmaterial oder
für Oberflächen in Innenräumen genauso erfolgreich wird wie
Metallgewebe, hängt letztlich von der gestalterischen Zuwendung
seitens der Planer ab. •
{ Weitere Informationen:
[1] Alcarbon Technologie GmbH, Bremen, www.alcarbon.
com
[2] Seit 2007 bietet die Firma Armstrong Wandelemente, seit
2006 »Metalfoam«-Deckenplatten an, die poröse Aluminiumschäume
in Aluminium-Naturton oder farbig beschichtet
fassen. Ihre akustischen Raumeigenschaften lassen sich über
die Porosität der Schäume und ein dahinter
liegendes Schalldämmvlies wunschgemäß einstellen.
{ Weitere Hersteller für Aluminiumschäume:
www.gleich.de, www.m-pore.de
Sowie weitere Produkte mit Aluminiumschäumen siehe:
www.alulight.com, www.freund-iv.de
{ Ebenfalls untersucht und in diesem Bereich geforscht hat das
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
(IWU): www.ibp.fhg.de – nur einer von vielen oder
nennenswert? Wissen Sie was dazu? War 2004...
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Metallschäume aus Aluminium
Designer und Innenarchitekten reizt das Material
zu Experimenten, wie beispielsweise 3form aus
Dortmund. Ihr Tisch spielt mit der haptischen
Einmaligkeit von Aluminiumschaum. Drückt man auf
das poröse Metall, fährt an der Längsseite eine
Schublade auf
Deckenplatten aus Aluminiumschaum können zur
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