Hochdynamische Werkzeugmaschinen (Bearbeitungszentren) er- fordern Leichtbau-Strukturen in Form von z. B. Leichtmetall- guß oder dünnwandigen Stahl-Schweiß-Konstruktionen. Leicht- metallguß-Bauteile besitzen zwar eine erhöhte mechanische Dämpfung, weisen aber immer noch ein recht hohes Gewicht auf. Demgegenüber läßt sich mit dünnwandigen Stahl-Schweiß- Konstruktionen zwar ein geringes Gewicht erreichen, aller- dings besitzen diese Konstruktionen nur sehr schlechte Dämp- fungseigenschaften aber den gesamten während des Betriebs der Werkzeugmaschine auftretenden Frequenzbereich.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei einer Werkzeug- maschine der eingangs genannten Art Metallbauteile mit mög- lichst geringem Gewicht und erhöhten mechanischen Dämpfungs- eigenschaften bereitzustellen sowie Verfahren zur Herstel- lung solcher Metallbauteile anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mindestens eine Metallbauteil, vorzugsweise ein Schlitten der Werkzeugmaschine, durch eine geschlossene Außenschale aus Metall gebildet ist, deren Innenraum zumindest teilweise mit einem Metallschaum gefüllt ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß mit dem Metallschaum bei nur geringer Massenerhöhung die Steifigkeit des Metallbauteils, z. B. eines Schlittenbau- teils, und die mechanische Dämpfung erhöht werden können.

Mit dem Metallschaum ist insbesondere eine Dämpfung über ein großes Frequenzband möglich. Der Metallschaum ist vorzugs- weise mit der Außenschale verbunden, und zwar entweder über eine Klebeverbindung oder, was bevorzugt ist, über eine me- tallische Bindung zwischen Metallschaum und Außenschale. Es wurde festgestellt, daß eine solche metallische Verbindung die Dämpfung noch weiter verbessert. Möglicherweise ist für diese metallische Verbindung eine Vorbehandlung der Kontakt- flächen der Außenschale erforderlich. Die Außenschale sollte geschlossen, aber nicht ganz luftdicht sein.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die geschlossene Außenschale ein oder mehrteilig ausge- bildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Innenseite der Außenschale und der Metallschaum zu- mindest in Teilbereichen miteinander formschlüssig verbun- den. Dazu kann z. B. die Innenseite mit einer Struktur (Raf- felung, Zahnung, Nuten etc.) versehen sein, in die der Me- tallschaum eingreifen kann.

Die Außenschale kann durch ein Metallblech, z. B. durch ein Stahlblech oder eine Stahl-Schweißkonstruktion, gebildet sein. Um einen Formschluß zwischen dem Stahlblech und dem Metallschaum zu erreichen, können die nach innen gebogenen Blechenden entsprechend geformt, z. B. gezahnt sein. Ausge- schäumte Stahlbauteile sind prinzipiell recyclingfähig.

Vorzugsweise ist der Metallschaum ein Schaum aus Aluminium, Zink, Blei oder Bronze, wobei für Werkzeugmaschinen Alumuni- um-Schaum bevorzugt wird.

Insbesondere bei Metallbauteilen mit großen Querschnitten ist es von Vorteil, wenn der unbelastete Metallschaumkern zur Gewichtseinsparung ausgespart ist. Dazu ist bei bevor- zugten Ausführungsformen im Innenraum der Außenschale minde- stens ein Hohlraum vorgesehen, der frei von Metallschaum ge- lassen ist. Ein solcher Hohlraum kann z. B. dadurch erzeugt werden, daß vor dem Befüllen des Innenraums ein Hohlkörper (z. B. ein Stahlrohr etc.) eingelegt wird.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein erstes Her- stellungsverfahren gelöst, bei dem die Pulvermischung (Roh- masse) des Metallschaums in die Außenschale eingelegt und darin durch Wärmezufuhr aufgeschäumt wird. Die Rohmasse ist im allgemeinen eine Mischung aus Metallpulver und einem Treibmittel, die-gegebenenfalls nach geeigneter Vorbehand- lung-durch Erwärmung auf Temperaturen oberhalb der Soli- dus-Temperatur der jeweiligen Legierung zu einem Werkstoff expandiert und dabei seine hochporöse, geschlossen-zellige Porenstruktur entfaltet. Die Pulvermischung kann in kompri- mierter Form in eine z. B. einteilige Außenschale eingelegt und darin im Ofen aufgeschäumt werden, wobei eine metalli- sche Bindung zwischen Außenschale und Metallschaum möglich und auch angestrebt ist.

Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die Pulvermischung des Metallschaums in einer dem In- nenraum der Außenschale etwa entsprechenden Kokille aufge- schäumt und dann in die Außenschale eingeklebt.

Bei diesen beiden Herstellungsverfahren ist es von besonde- rem Vorteil, daß das Metallbauteil im gleichen Ofen nach dem "Schaumbacken"dann auch noch bei geringeren Temperaturen spannungsarm geglüht werden kann, um so Spannungen z. B. im Bereich von Schweißnähten des Metallbauteils auszuheilen.

In einem dritten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können auch bereits aufgeschäumte Metallschaumkugeln in die Außenschale eingefüllt und darin verklebt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be- schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin- dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be- liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht des erfin- dungsgemäßen Metallbauteils.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Metallbauteil 1 han- delt es sich um den beweglichen Schlitten einer Werkzeugma- schine, auf den bei der Bearbeitung eines Werkstücks Kräfte einwirken. Damit das Metallbauteil 1 möglichst hohe mechani- sche Dämpfungseigenschaften aufweist, umfaßt es eine ge- schlossene Außenschale 2 aus Metall, deren hohler Innenraum 3 zumindest teilweise mit einem Metallschaum 4 gefüllt ist.

Die Außenschale 2 ist aus einem einteiligen Stahlblech ge- formt, dessen zwei Schalenenden durch eine Schweißverbindung 5 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Zur Gewicht- seinsparung ist im Metallschaum 4 ein Hohlraum 6 ausgespart, indem in den Innenraum 3, bevor er mit Metallschaum 4 ge- füllt bzw. ausgeschäumt wird, ein Stahlrohr 7 eingelegt wur- de.

Bei einer Werkzeugmaschine ist ein zu bewegendes Metallbau- teil 1, vorzugsweise ein Schlitten der Werkzeugmaschine, durch eine geschlossene Außenschale 2 aus Metall gebildet, deren Innenraum 3 zumindest teilweise mit einem Metallschaum 4 gefüllt ist. Dazu kann die Pulvermischung des Metall- schaums 4 in die Außenschale 2 eingelegt und darin durch Wärmezufuhr aufgeschäumt werden. So weist das Metallbauteil trotz geringen Gewichts erhöhte mechanische Dämpfungseigen- schaften auf.