Wärmetechnische Komponenten mit Schaum verbessern

Die Energieeffizienz von Wärmeübertragern, Konvektoren und Kühlelementen lässt sich noch verbessern. Hier bieten offenporige Strukturen aus Metallschaum, die über eine gute Wärmeleitfähigkeit verfügen und eine große Oberfläche bilden, interessante Möglichkeiten. Das BINE-Projektinfo Metallschaum – ein Werkstoff für die Wärmetechnik (11/2016) stellt die Entwicklungsarbeiten an diesen Materialien vor. Ziele sind, die Herstellungsverfahren zu optimieren, die Kosten zu senken und die Werkstoffe auf Testständen zu erproben. Die Materialeigenschaften der verschiedenen Legierungen werden in einer Datenbank erfasst.

In vielen Komponenten der Wärmetechnik zirkuliert im Inneren eine Flüssigkeit oder ein Gas als Wärmeträgermedium. Offenporige Metallschäume verfügen gegenüber den bisher in den Bauteilen meist üblichen mäandrierenden Rohrbündeln oder Lamellen über den Vorteil der größeren Oberfläche. Dies erleichtert die Übertragung großer Wärmemengen. Die Metallschäume können mit Zellenweiten zwischen 0,3 und 5 mm hergestellt werden. Die Produktion startet mit offenzelligen Polyurethanschäumen. Diese werden mit einer dünnflüssigen Keramiksuspension umgossen. Durch Erhitzen wird anschließend der Kunststoff im Inneren verbrannt. Die so entstandene Gussform kann mit verschiedenen Metalllegierungen in einem Feingussverfahren oder einem pulvermetallurgischen Verfahren befüllt werden.

In einem Modellkühler ersetzt Metallschaum die bisher übliche Lamellenstruktur / Bildquelle: Fraunhofer IFAM Dresden

Offenporige Metallschäume bieten sich beispielsweise für einen Einsatz in Autokühlern, Hochleistungsverdampfern und Latentwärmespeichern an. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung in Dresden führt die Forschungsarbeiten gemeinsam mit industriellen Partnern durch.

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