Kreislaufwirtschaft im Leichtbau Neue Kreislaufpfade für Aluminiumschaum 

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Forschende des Fraunhofer IWU nutzen Aluminiumspäne, Produktionsreste und ausgediente Aluminiumschaumbauteile als Ausgangsmaterial für neue Leichtbauwerkstoffe. Das Verfahren kann den Bedarf an energieintensiv hergestelltem Primärmaterial verringern.

Aluminium ist leicht, vielseitig einsetzbar und für viele Anwendungen in der nachhaltigen Mobilität relevant. Seine Herstellung ist jedoch energieintensiv. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU untersuchen deshalb, wie sich Aluminiumspäne, Produktionsreste und ausgediente Aluminiumschaumbauteile mechanisch aufbereiten und wieder zur Herstellung neuer Aluminiumschäume nutzen lassen. Ziel ist es, den Einsatz neu erzeugter Aluminiumlegierungspulver und damit auch Materialkosten und CO₂-Emissionen zu reduzieren.

Aufbereitete Späne statt neuem Pulver

Aluminiumschaum zählt zu den leichten metallischen Strukturwerkstoffen. Aufgrund seiner geringen Dichte, seiner Energieabsorptionsfähigkeit und seiner guten Dämpfungseigenschaften eignet er sich unter anderem für den Fahrzeugbau, Maschinenstrukturen, das Bauwesen und weitere Leichtbauanwendungen. Die Herstellung erfolgt bislang jedoch überwiegend mit Aluminiumlegierungspulvern, deren Produktion vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv ist.

Die Forschenden untersuchten deshalb, ob sortenreine Aluminiumspäne als Ausgangsmaterial für die pulvermetallurgische Schaumfertigung dienen können. Durch Mahlen und Klassieren, also das Sortieren nach Partikelgröße, entsteht aus den Spänen ein pulverförmiger Werkstoff. Dieser lässt sich zu schäumbaren Halbzeugen weiterverarbeiten.

Die daraus erzeugten Aluminiumschäume wiesen vergleichbare Strukturen und Dichten wie konventionell hergestellte Schäume auf. „Die Nutzung von Produktionsabfällen direkt im Werkstoffkreislauf bietet erhebliche ökologische und wirtschaftliche Potenziale“, erklärt Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, Leiter der Gruppe Metallschaum am Fraunhofer IWU. Für die Herstellung von Sekundäraluminium wird deutlich weniger Energie benötigt als für Primäraluminium.

Vom Produktionsrest zum Funktionswerkstoff

Neben Spänen betrachteten die Forschenden auch größere Aluminiumreste, darunter Folien, Coils und Felgenmaterial. Durch mehrstufige mechanische Prozesse wie Schneiden, Brechen, Mahlen und Sieben lassen sich daraus Partikel mit definierten Größen für die Schaumherstellung erzeugen.

Auch ausgediente Bauteile aus Aluminiumschaum könnten wieder in den Materialkreislauf zurückgeführt werden. Dafür entwickelte das Team Strategien zur Zerkleinerung, Sortierung und werkstoffgerechten Weiterverarbeitung. Entscheidend ist, dass die Wiederverwertung nicht auf das Einschmelzen des Materials beschränkt bleibt.

Stattdessen verfolgt das Fraunhofer IWU Ansätze des sogenannten Solid-State-Recyclings. Bei diesem Verfahren bleibt ein großer Teil der vorhandenen Materialstruktur erhalten. Dadurch lassen sich zusätzliche Energieaufwendungen und Materialverluste vermeiden.

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Perspektiven für den Leichtbau

Die Untersuchungen zeigen, dass aufbereitetes Aluminiumschrottmaterial in Pulverform als Ausgangsstoff für neue Aluminiumschäume eingesetzt werden kann. Damit könnte sich die Herstellung des Werkstoffs ressourcenschonender gestalten. Potenzielle Einsatzfelder liegen insbesondere in Branchen mit hohen Leichtbauanforderungen, etwa im Automobil- und Maschinenbau sowie in der Bahntechnik.

Für die industrielle Umsetzung müssen die Forschenden nun untersuchen, wie sich schwankende Schrottqualitäten auf die Materialeigenschaften auswirken. Außerdem sind umfassende Lebenszyklusanalysen geplant. Sie sollen die ökologischen Vorteile der schrottbasierten Schaumfertigung quantitativ bewerten und die Grundlage für einen breiteren industriellen Einsatz schaffen.

Für die weitere Absicherung der Ergebnisse und den Aufbau einer breiteren Datenbasis zur Kreislauffähigkeit von Aluminiumschaum sucht das Fraunhofer IWU Partner für weiterführende Forschungsprojekte.

Literaturhinweis: Diese Mitteilung basiert auf dem Beitrag: J. Hohlfeld, C. Hannemann, N. Berndt, C. Lies, T. Hipke: Aluminiumschaum: Nachhaltige Herstellung und Verwertung. WerkstattsTechnik 116 (2026) 4, S. 324-334