Herstellung und Anwendung der metallischen Hohlkugelstruktur
Metallische Hohlkugeln werden durch die Beschichtung von Styroporkugeln mit einer Metallpulver-Binder-Suspension im Wirbelbett hergestellt. Mit Hilfe einer hochentwickelten Formgebung und Wärmebehandlung entsteht daraus eine rein metallische Hohlkugelstruktur. Anwendungen für diese speziellen zellularen Werkstoffe sind unter anderem in den Bereichen Leichtbau, Schwingungsdämpfung und Schalldämmung sowie Filter und Katalysatorträger angesiedelt.
Durch hybride Funktionen, wie zum Beispiel Schalldämmung, Filtration und Katalyse eröffnen sich wichtige technische Potenziale, nicht nur lärmmindernde Lösungen anzubieten, sondern auch Lösungswege hinsichtlich der Reduzierung von Schadstoffemissionen zu verfolgen.
Lärmminderung
Metallische Hohlkugelstrukturen sind breitbandig schallabsorbierende Werkstoffe (siehe Bild oben). Durch Variation des Kugeldurchmessers, der Packungsdichte, des Mischungsverhältnisses verschiedener Kugeldurchmesser und weiterer technologischer Parameter lässt sich das Schallabsorptionsvermögen der Strukturen zielgerichtet an die vorherrschenden Lärmspektren anpassen. Somit kann der Werkstoff zur effektiven Auslegung von Lärmschutzmaßnahmen, wie z. B. Schalldämpfern und Kapselungen, herangezogen werden.
Schadstoffreduzierung
Die Verringerung der weltweiten Luftverschmutzung durch Geräte für Rasen- und Gartenpflege usw. ist in den entwickelten Ländern zu einer Herausforderung geworden. So ist beispielsweise die Schadstoffbelastung der Luft bis 2010 soweit zu reduzieren, wie es wirtschaftlich und technisch möglich ist. Die Ziele der Schadstoffreduzierung sind international in drei wesentlichen Vorschriften (CARB, EPA und EU) verankert. Im Bild unten sind die Ergebnisse der Messung der katalytischen Aktivität dargestellt, die an einer mit Washcoat und Platin (100 g/ft³) beschichteten Hohlkugelschüttung durchgeführt wurde.
Formgebung
Bei der Herstellung der angestrebten technischen Lösungen (z. B. Schalldämpfer) erweisen sich die vielfältigen Möglichkeiten der Formgebung als besonders günstig. Diese ermöglichen neue konstruktive Herangehensweisen bei der Auslegung der Bauteile. Die Strukturen können sowohl endkonturnah hergestellt, als auch verschiedensten Bearbeitungsverfahren unterzogen werden, um spezifische Applikationen im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit realisierbar zu gestalten.
Weitere technische Eigenschaften
- hohe Temperaturstabilität (bis 1000 °C)
- hohe mechanische Stabilität gegenüber intensiven Schwingungen
- Einsetzbarkeit im Bereich stark strömender Medien
- reproduzierbare akustische Eigenschaften in feuchten und korrosiven Umgebungen
- selbsttragende Konstruktion (dadurch Einsparung zusätzlicher Konstruktionen zur Stützung und zum Schutz des Absorberwerkstoffs)
- geringes spezifisches Gewicht ≥ 0,3 – 0,4 g/cm³
