Innovative Mineralschaumverbund-Applikationen für den Leichtbau - IMVAL

Schnitt durch tomographische Aufnahme Mineralschaumkugel
© Fraunhofer ITWM

Schnitt durch eine rekonstruierte tomographische Aufnahme einer Mineralschaumkugel vom Typ KeraPlus.

Werkstoffe im Leichtbau wie z. B. offenzellige Schäume sind häufig hochporös und daher klassischer Materialographie nicht oder nur schwer zugänglich. Computertomographie und anschließende Verarbeitung und Analyse der resultierenden Volumenbilder bieten die Möglichkeit, die Mikrostruktur zu charakterisieren. Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung, Herstellung, Analyse und Charakterisierung sowie die Anwendung eines neuen Leichtbau-Verbundwerkstoffs. Dieser Werkstoff entsteht aus Schüttungen kleiner, sehr leichter Mineralschaumkugeln, die mit einem flüssigen Kunststoff oder Metall umgossen werden.

Innerhalb dieses Verbundprojekts analysiert das ITWM Volumenbilder der Mikrostruktur sowohl der Mineralschaumkugeln als auch des resultierenden Verbundwerkstoffs. Ziel ist dabei, genauere Informationen über den Herstellungsprozess zu gewinnen, Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Materialeigenschaften zu untersuchen und damit Möglichkeiten für die Verbesserung des Werkstoffs aufzuzeigen.

Mineralschaumkugel KeraPlus Querschnitt Polyamidmatrix
© Fraunhofer ITWM

Schnitt durch eine rekonstruierte tomographische Aufnahme einer KeraPlus-Mineralschaumkugel in Polyamidmatrix.

Bei der Analyse der Mineralschaumkugeln sind vor allem die innere Porenstruktur (Größen und Formen) und der Zustand der Kornwand interessant. Da die Zellwände nicht vollständig erhalten sind, müssen zunächst die Poren bildanalytisch getrennt werden. Danach können Volumen und diverse Formfaktoren für jede einzelne Pore bestimmt werden. Es zeigt sich, dass die Porengröße stärker als erwartet schwankt. Auch die häufig beobachteten Durchbrüche in der Zellwand waren überraschend. Bei der Untersuchung des Verbundwerkstoffs sind Lage und Größe der Einschlüsse interessant.