Neue Recyclingwege für Aluminiumschaum: Fraunhofer IWU entwickelt kreislauforientierte Herstellungsverfahren
Aluminium ist ein zentraler Werkstoff für nachhaltige Mobilitätskonzepte und ressourceneffiziente Produkte. Die energieintensive Herstellung stellt jedoch eine Herausforderung dar. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU haben Verfahren entwickelt, mit denen Produktionsreste, Aluminiumspäne sowie ausgediente Aluminiumschaumbauteile gezielt wieder in den Produktionsprozess integriert werden können. Diese Ansätze eröffnen neue Möglichkeiten für eine zirkuläre Fertigung von Aluminiumschaum und können den Bedarf an Primäraluminium deutlich reduzieren.
Eigenschaften und Einsatzgebiete von Aluminiumschaum
Aluminiumschaum zeichnet sich durch seine geringe Dichte, hohe Energieaufnahmefähigkeit und exzellente Dämpfungseigenschaften aus. Aufgrund dieser Merkmale wird er vor allem im Fahrzeugbau, Maschinenbau, Bauwesen sowie in energieeffizienten Leichtbaustrukturen eingesetzt. Die herkömmliche Produktion basiert überwiegend auf Aluminiumlegierungspulvern, deren Herstellung aufwendig und kostenintensiv ist.
Recycling von Aluminiumspänen und Produktionsresten
Das Fraunhofer IWU fokussierte sich auf die Nutzung von sortenreinen Aluminiumspänen, Produktionsabfällen und End-of-Life-Materialien als Ausgangsstoffe für die pulvermetallurgische Schaumherstellung. Durch mechanische Aufbereitung wie Mahlen und Klassieren können Aluminiumspäne zu einem pulverförmigen Material verarbeitet werden, das als Ersatz für neu hergestelltes Aluminiumlegierungspulver dient.
Die daraus gefertigten Aluminiumschäume weisen vergleichbare Struktur- und Dichteeigenschaften wie konventionelle Produkte auf. Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, Leiter der Metallschaum-Gruppe am Fraunhofer IWU, betont die ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile dieser Methode, da die Herstellung von Sekundäraluminium deutlich weniger Energie erfordert als die von Primäraluminium und somit Materialkosten sowie CO₂-Emissionen reduziert werden können.
Aufbereitung größerer Aluminiumreste und ausgedienter Bauteile
Darüber hinaus wurden Verfahren zur Aufbereitung größerer Aluminiumreste wie Folien, Coils und Felgenmaterial entwickelt. Mehrstufige mechanische Prozesse wie Schneiden, Brechen, Mahlen und Sieben ermöglichen die Erzeugung definierter Partikelgrößen für die Schaumproduktion. Auch ausgediente Aluminiumschaumbauteile können wieder in den Materialkreislauf zurückgeführt werden. Hierfür wurden geeignete Strategien zur Zerkleinerung, Sortierung und werkstoffgerechten Weiterverarbeitung erarbeitet.
Ein wesentlicher Aspekt ist dabei das Solid-State-Recycling, bei dem die Materialstruktur weitgehend erhalten bleibt. Dies führt zu zusätzlicher Energieeinsparung und minimiert Materialverluste im Vergleich zum herkömmlichen Einschmelzen.
Potenziale für die Kreislaufwirtschaft im Leichtbau
Die Forschungsergebnisse belegen, dass pulverförmiges Aluminiumschrottmaterial als technisch gleichwertiger Ersatz für neues Aluminiumlegierungspulver eingesetzt werden kann. Dies ermöglicht eine ressourcenschonendere Fertigung von Aluminiumschaum und unterstützt die Entwicklung zirkulärer Wertschöpfungsketten, insbesondere in Branchen mit hohen Anforderungen an Leichtbau wie Automobilindustrie, Maschinenbau und Bahntechnik.
Für die industrielle Anwendung werden die Untersuchungen fortgesetzt. Zukünftige Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Stabilisierung der Materialeigenschaften bei variierenden Schrottqualitäten sowie auf umfassende Lebenszyklusanalysen, um die ökologischen Vorteile quantitativ zu belegen und die Technologie für den breiten industriellen Einsatz vorzubereiten.
Kooperation und Forschungspartner
Das Fraunhofer IWU sucht Partner für weiterführende Forschungsprojekte, um die Datenbasis zur Kreislauffähigkeit von Aluminiumschaum zu erweitern und die Studienlage abzusichern.
Hintergrund: Aluminiumschaum
- Ultraleichter metallischer Strukturwerkstoff mit Dichte unter 1 g/cm³
- Hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht
- Effiziente Energieaufnahme und Dämpfung
- Einsatz in Sandwichstrukturen, Crashsystemen und Leichtbaukomponenten
- Langjährige Forschung am Fraunhofer IWU zu ressourceneffizienten Herstellungsverfahren sowie Recycling- und Kreislaufkonzepten
Literaturhinweis
Basierend auf: J. Hohlfeld, C. Hannemann, N. Berndt, C. Lies, T. Hipke: „Aluminiumschaum: Nachhaltige Herstellung und Verwertung“, WerkstattsTechnik 116 (2026) 4, S. 324-334.
Kontakt
Dr. Jörg Hohlfeld
Fraunhofer IWU
Reichenhainer Straße 88
D-09126 Chemnitz
E-Mail: joerg.hohlfeld@iwu.fraunhofer.de
Telefon: +49 371 53971496
