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Aluminiumschaum Hohe Dynamik mit Bewegungssystemen aus Aluminiumschaum

| Redakteur: Dorothee Quitter

Rampf hat auf der Motek 2014 einen geklebten Leichtbauschlitten aus Aluminiumschaum-Sandwiches in einem hochdynamischen, mehrachsigen Bewegungssystem vorgestellt.

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Steven Donner hat den Leichtbauschlitten aus Aluminiumschaum entwickelt. Er ist bei Rampf Machine Systems im Bereich Konstruktion/Entwicklung tätig.
Steven Donner hat den Leichtbauschlitten aus Aluminiumschaum entwickelt. Er ist bei Rampf Machine Systems im Bereich Konstruktion/Entwicklung tätig.
(Bild: Rampf )

Rampf Machine Systems hat erstmals einen Schlitten eines hochdynamischen Mehrachssystems aus zugeschnittenen und miteinander verklebten Aluminiumschaum-Sandwichplatten hergestellt. Gegenüber der reinen Stahlkonstruktion eines vergleichbaren Schlittens sinkt die Masse um 32 % – und das bei besserer Steifigkeit und signifikant erhöhter Dämpfung. Die Beschleunigungen der drei Achsen des auf individuelle Anwendungen anpassbaren Bewegungssystems betragen 8g auf der X-Achse, 3g auf der Y-Achse und 13g auf der Z-Achse. Die Steifigkeit an der Spitze des Schlittens in Z-Richtung wurde mit 50N/μm gemessen.

„Damit ist dieses System einsetzbar sowohl für hochdynamische Pick&Place-Aufgaben als auch in Löt-, Bonding-, Mess-, Dosier-, Print- und Laserapplikationen“, sagt Dr. Utz-Volker Jackisch, Geschäftsführer von Rampf Machine Systems. „Selbst für auftretende Lasten beim Schneiden von Holz, Kunststoff und Aluminium ist der Schlitten geeignet.“

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Optimale Biegesteifigkeit und Schwingungsdämpfung

Die Leistungswerte des Leichtbauschlittens aus Aluminiumschaum sind be-eindruckend. Doch angesichts der mechanischen Eigenschaften des Materi-als überrascht dies nicht: Die zellulare Struktur absorbiert Schwingungen, Stöße und Schall hervorragend, und mit dem geringen Gewicht ist es eine ideale Basis für den Leichtbau von Gestellbauteilen mit optimaler Biegestei-figkeit und Schwingungsdämpfung. Hinzu kommt, dass Baugruppen aus Me-tallschäumen hohen Temperaturen bis weit über 100 °C standhalten, elektro-magnetische Wellen sehr gut abschirmen und problemlos wiederverwertbar sind [1].

Für maschinenbautechnische Anwendungen wird derzeit hauptsächlich Aluminiumschaum eingesetzt. In der Regel erfolgt dessen Herstellung im pulvermetallurgischen Verfahren. Hierbei wird ein Aluminiumpulver mit einem Gas abspaltenden Treibmittel, zum Beispiel Titanhydrid, gemischt. Weitere Zusätze dienen meist der Schaumstabilisierung. Das Pulvergemisch wird anschließend durch Pulverstrangpressen oder axiales Heißpressen zu Halbzeugen verdichtet und in weiteren Umformschritten der Bauteilgeometrie angepasst. Beim Erwärmen über die Schmelztemperatur des Metalls hinaus schäumt das aus dem Treibmittel freigesetzte Gas das Metall auf. Durch anschließendes Abkühlen wird die Schaumstruktur dauerhaft gefestigt [2]. „Für Aluminiumschäume liegt die Volumenzunahme bei etwa dem fünffachen des Ausgangsvolumens, dementsprechend liegen die Schaumdichten bei etwa 0,5 g/cm³“, weiß Steven Donner, Entwickler des Schlittens und bei Rampf Machine Systems tätig im Bereich Konstruktion/Entwicklung.

Für Verbundkonstruktionen mit Aluminiumschaumfüllung haben sich Deckbleche aus Aluminium bewährt. Diese Kombination hat folgende Vorteile:

  • Dauerfeste metallische Bindung der Hybridpartner
  • Dämpfung von Wandschwingungen bei filigranen, bewegten Gestellbaugruppen
  • sowie Reibung der Rissoberflächen in den Porenwänden [3]
  • Aussteifung filigraner Bauteilstrukturen und damit Vermeidung der Knickung dünner Wände

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