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Durchkommen bei Niedrigwasser Fraunhofer-Forscher wissen, wie Leichtbau für Frachtschiffe geht

Quelle: Fraunhofer IWU 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
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In diesem Sommer sind Deutschlands Wasserstraßen von Niedrigwasser gebeutelt. Wenn man Frachtschiffe leichter machen kann, kommen sie dennoch durch ...

Das ist der Schnitt durch ein besonders leichtes Metallschaum-Sandwich. Es handelt sich im Inneren um Aluminiumschaum. Die Deckplatten sind aus Stahl oder Aluminium. Für die Forscher vom Fraunhofer IWU ist das die Chance für die Binnenschifffahrt bei Niedrigwasser.(Bild: Fraunhofer IWU)
Das ist der Schnitt durch ein besonders leichtes Metallschaum-Sandwich. Es handelt sich im Inneren um Aluminiumschaum. Die Deckplatten sind aus Stahl oder Aluminium. Für die Forscher vom Fraunhofer IWU ist das die Chance für die Binnenschifffahrt bei Niedrigwasser.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) merken angesichts der Niedrigwasserlage an, dass man Schiffswände und Decks auch in Sandwich-Bauweise ausführen kann. Das würde bedeuten, dass man bei Niedrigwasser einige Zeit länger unterwegs sein könne, bis wirklich nichts mehr gehe. Unter normalen Bedingungen könnte man außerdem rund 30 Prozent mehr Gewicht in puncto Zuladung mitnehmen, wie es weiter heißt. Bei der von den Forschern erwähnten Sandwich-Bauweise wird Aluminiumschaum zwischen zwei dünne Stahl- oder Aluminiumplatten platziert (siehe Bild). Aluminiumschaum ist dabei ein ziemlich leichter Strukturwerkstoff mit einer Dichte von deutlich unter einem Gramm pro Kubikzentimeter. Das Grundprinzip der Herstellung von Aluminiumschaum könne mit dem von Kuchenteig verglichen werden: Einem Aluminiumpulver wird nämlich auch ein Treibmittelpulver (etwa Titanhydrid) zugegeben, das bei Erwärmung Gas freisetzt – meist Wasserstoff. Die entstehenden Gasblasen verteilen sich in der Aluminiumschmelze und blähen diese auf. Während des Schäumprozesses verbindet sich der Aluminiumschaum mit den metallischen Deckblechen durch Stoffschluss, heißt es weiter.

Metallschaumbleche können leicht geschweißt werden

Für die Verbundfertigung wird also kein „Klebstoff“ benötigt – Recycling ist also leicht machbar. Danach wird das Sandwich abgekühlt. Diese Art Metallschaum wird bereits für Werkzeugmaschinen-Gehäuse oder für Elektroautos eingesetzt. Auch der Schiffbau würde davon erheblich profitieren. Der leichte und auch noch schubsteife Aluminiumschaumkern hat im Sandwich auch die Aufgabe, die Deckbleche auf konstantem Abstand zu halten, um das Konstrukt in Sachen Biegesteifigkeit zu optimieren. Die außen liegenden Bleche nehmen dabei die angreifenden Lasten auf und leiten diese ab. Fertigungstechnisch sehen die Forscher übrigens keine unüberwindlichen Hürden. Denn die gleichmäßige Verteilung der Porenstruktur im Schaumkern sei inzwischen auch bei großvolumigen Bauteilen gut beherrschbar. Und reproduzierbare Eigenschaften könnten garantiert werden. Die Metallschaum-Sandwiches lassen sich außerdem in größeren Abmessungen vorfertigen – etwa mit Flächen von zwei Metern mal 1,5 Metern. Mit gängigen Schweißverfahren kann man sie laut Aussage der IWU-Wissenschaftler dann auch zu großen Baugruppen zusammenfügen. Etwas höhere Material- und Prozesskosten gibt es zwar, doch vor allem in Bezug auf den Schiffbau sollte sich dieser Nachteil schon durch die transporttechnischen Vorteile schnell ausgleichen lassen.

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