Leichtbau auf den Punkt: Austernschalenpulver erzeugt in einer Magnesium-Calcium-Schmelze eine homogene Porenstruktur für leichte, formbare und energieabsorbierende Bauteile.
Forschende des Helmholtz-Zentrum Hereon haben einen Magnesiumschaum hergestellt, der ausschließlich aus natürlichen, marinen Rohstoffen besteht.
Als Treibmittel dient dabei gemahlenes Austernschalenpulver – weltweit in großen Mengen als Abfallprodukt der Lebensmittelindustrie verfügbar. Bislang wird dieser Rohstoff meist deponiert oder in Gewässern entsorgt. Nun wurde eine Möglichkeit gefunden, die Schalen als nachhaltige Ressource zu verarbeiten.
Für die Herstellung rührte das Team des Helmholtz-Zentrums Hereon das Austernschalenpulver in einem Schmelzofen in eine Magnesium-Calcium-Legierung ein. Die Schalen bestehen überwiegend aus Calciumcarbonat, das bei hohen Temperaturen Kohlendioxid bildet. Das Gas erzeugt Blasen in der dickflüssigen Schmelze. Nach dem Abkühlen und Aushärten entsteht so eine homogene Porenstruktur im Metallschaum, das CO2 bleibt in den Poren. Das Besondere am neuen Werkstoff: Er ist nachhaltig produziert, vollständig recycelbar, ultraleicht und für verschiedene Anwendungen geeignet.
Die Porenstruktur macht den Magnesiumschaum formbar und ermöglicht eine hohe Energieaufnahme. Dadurch eignet sich der leichte Werkstoff besonders für Leichtbauteile zum Dämpfen von Schwingungen oder Stößen, wie etwa Knautschzonenteile von Fahrzeugen. Weitere Einsatzfelder sehen sie im Schiffbau, in der Luftfahrt sowie in Schutzkleidung wie Sicherheitswesten und Protektoren.
„Nach Lebensende könnte der Werkstoff ins Meer zurückgeführt werden. Er würde sich im Wasser einfach auflösen. “
Hajo Dieringa, Materialwissenschaftler, Hereon, und Co-Autor der Studie
Alle verwendeten Rohstoffe können aus dem Meer gewonnen werden: Das Muschelschalenpulver stammt von Austern, die für die Lebensmittelindustrie aus dem Meer geerntet wurden, Magnesium und Calcium bleiben als Nebenprodukte bei der Meerwasserentsalzung zurück. Für einen geschlossenen Werkstoffkreislauf soll sich der Metallschaum nach seinem Einsatz einschmelzen und als neue Magnesiumlegierung wiederverwenden lassen. Versuche mit künstlichem Meerwasser zeigten zudem, dass sich der Werkstoff darin auflöst. Chemische Analysen ergaben laut Pressemitteilung keine schädlichen Einflüsse durch toxikologisch relevante Metalle.
Als nächsten Schritt planen die Forschenden Aufschäumversuche mit weiteren Legierungssystemen und recycelten Kohlenstofffasern. Die Fasern sollen die Schmelze stabilisieren, die Schaumbildung besser kontrollierbar machen und die Porenstruktur optimieren.
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung , Analytik News, Springer Professional, Ingenieur.de
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