Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer aufschäumbaren, bandförmigen Presspulver-Metallplatine mittels Kaltwalzen sowie eine Presspulver-Me- tallplatine, die mittels dieses Verfahrens oder dieser Vorrichtung hergestellt ist.

Die Herstellung von Werkstücken aus Metall, die in der weiteren Verarbeitung aufgeschäumt werden, ist in einer Reihe von Druckschriften beschrieben. So wird nach der US 3,087,807 und der US 5,303,485 eine Pulvermischung zu dem aufschäumbaren Werkstück extrudiert.

In der US 5,151 ,246 wird eine Extrusion, eine Heißverdichtung oder ein Heißwalzen bei Temperaturen zwischen 350 °C und 400 °C zur Herstellung des aufschäumbaren Werkstücks verwendet.

Die US 2004/0258553 A1 beschreibt ein Heißverdichten mittels Walzen bei einer Temperatur zwischen 430 bis 500 °C zur Herstellung des aufschäumbaren Werkstücks.

In der WO 2007/137681 ist zur Herstellung des aufschäumbaren Werkstücks ein Vorkompak- tieren insbesondere mittels Einstempel-Axialpressen und ein nachfolgendes End kom paktieren insbesondere mittels Strangpressens von einer Mischung aus Recyclingmaterial und Treibmittel beschrieben. Dabei sollen ausschließlich recycelte Metallspäne verwendet werden.

Die WO 2010/127668 A2 beschreibt ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Metallschaum. Dabei wird eine AI(1-x)Mg(x)-Legierung sowohl als Gasbildner als auch als Legierungsbestandteil der Pulvermischung zugefügt. Die Pulvermischung wird dann bei einer Temperatur im Bereich von 200 °C bis 450 °C kompaktiert.

Die oben geschilderten Verfahren sind energieaufwändig und lassen sich nur eingeschränkt mit unterschiedlichen Treibmitteln verwenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer aufschäumbaren Presspulver-Metallplatine zu schaffen, die mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann und gut aufschäumbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer aufschäumbaren, bandförmigen, insbesondere länglichen Presspulver-Metallplatine aus einer Pulvermischung enthaltend wenigstens ein Metallpulver und ein Treibmittelpulver, wobei das Metallpulver ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Kupfer, Zink, Blei, Eisen enthält, wobei das Treibmittel zum Aufschäumen der Presspulver-Metallplatine enthält, insbesondere aus einem Treibmittel besteht, und wobei die Pulvermischung zwischen zwei rotierenden Walzen zu der Presspulver-Metallplatine kaltgewalzt wird.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner gelöst durch die Verwendung einer Kaltwalzmaschine mit zwei rotierenden Walzen zur Herstellung einer aufschäumbaren Presspulver- Metallplatine aus einer Pulvermischung enthaltend ein Metallpulver und ein Treibmittelpulver mittels Kaltwalzen, wobei das Metallpulver ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Kupfer, Zink, Blei, Eisen enthält und wobei das Treibmittelpulver ein Treibmittel enthält oder aus einem Treibmittel besteht.

Die erfindungsgemäße Lösung wendet sich von den oben genannten gängigen Herstellverfahren ab, indem sie die Presspulver-Metallplatine mittels Kaltwalzens und nicht, wie im Stand der Technik, durch Heißverdichten herstellt. Dies führt zu einem geringeren Energieverbrauch bei der Herstellung. Außerdem wird durch die geringere Temperatur bei der Verdichtung des Pulvers ein Ausgasen des Treibmittels verhindert, so dass mehr Treibmittel zur späteren Herstellung des aufgeschäumten Metalls zur Verfügung steht. Zudem ist die Reaktionsbereitschaft des ausgasenden Treibmittels aufgrund der geringeren Temperatur herabgesetzt, so dass eine geringere Gefahr besteht, dass sich die Eigenschaften des Metalls des Metallpulvers durch Reaktion mit dem Treibmittel verändern. Dies ermöglicht es, ein breiteres Spektrum an Treibmitteln zu verwenden. Schließlich wird dadurch, dass das Pulver beim Verdichten nicht zusätzlich erwärmt wird, ein Wachsen der Oxidschichten der Körner vermieden. Am Ende des Kaltwalzens steht somit mehr nicht-oxidiertes Material zur Verfügung, ohne dass ein Verdichten in inerter Atmosphäre stattfinden muss.

Das Treibmittel kann wenigstens ein Metallhydrid, wenigstens ein Karbonat, wenigstens ein Hydrat und/oder leicht flüchtige Substanzen enthalten. Ein Beispiel für ein Metallhydrid, das als Treibmittel verwendet werden kann, ist Titanhydrid, TiH2. Beispiele für ein als Treibmittel verwendbares Karbonat sind Kalziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat und/oder Natriumbikarbonat. Als Hydrate kommen beispielsweise Aluminiumsulfathydrat, Alaun, und/oder Aluminiumhydroxid in Frage. Leicht flüchtige Substanzen können beispielsweise Quecksilberverbindungen und/oder pulverförmige oder pulverisierte organische Verbindungen sein. Als Treibmittel für ein zinkhaltiges Presspulver kann auch Zirkoniumhydrid, ZrH2, verwendet werden.

Die Pulvermischung enthalt bevorzugt zwischen 0,2 und 4 Gew.-% Treibmittel. Der Treibmittelanteil kann dabei vom Treibmittel und/oder vom aufzuschäumenden Metall und/oder der zu erzielenden Porosität abhängen. So kann beispielsweise eine Schaumdichte von 0,5 bis 0,8 g/cm ³ bei AISi10 als Metallpulver erreicht werden, wenn 0,7 bis 0,9 Gew.-% TiH2 als Treibmittel in der Presspulver-Metallplatine enthalten sind. Wird eine Schaumdichte von 1 g/cm ³ angestrebt, können 0,3 bis 0,5 Gew.-% Treibmittel, beispielsweise TiH ₂ oder ein anderes oben angegebenes Treibmittel, ausreichend sein.

Für das Aufschäumen von AIMgSiO,5 als Metallpulver können 0,5 bis 0,9 Gew.-% TiH ₂ , vorzugsweise 0,6 bis 0,8 Gew.-% TiH ₂ als Treibmittel eingesetzt werden. Bei Kalziumkarbonat als Treibmittel werden größere Mengen, beispielsweise wenigstens 0,9 Gew.-% Treibmittel benötigt.

Die Erfindung kann durch die folgenden jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Weiterbildungen nochmals verbessert werden.

So kann das Metallpulver Metallpulverkörner aufweisen, die ein Metall oder eine Metalllegierung basierend auf dem oben angegebenen Metall aufweisen. Es können zudem auch Metallpulverkörner enthaltend oder bestehend aus unterschiedlichen Metalllegierungen, die auch auf unterschiedlichen Metallen basieren können, verwendet werden. Das Metallpulver kann also unterschiedliche Metalle und/oder Metalllegierungen oder mehrere unterschiedliche Metallpulver enthalten. Auf diese Weise können die physikalischen und chemischen Eigenschaften des späteren Metallschaums durch die Zusammensetzung des Metallpulvers an die jeweilige Anwendung angepasst werden.

Das Treibmittelpulver kann entsprechend Treibmittelkörner aufweisen, die das Treibmittel enthalten oder aus ihm bestehen. Auch hier können je nach Bedarf unterschiedliche Treibmittelpulver, die beispielsweise Treibmittelpulver aus unterschiedlichen Treibmitteln enthalten, zusammengemischt werden, um die Eigenschaften des Metallschaums anzupassen.

In einer Ausgestaltung sind wenigstens 50 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 75 Gew.-% des Treibmittels in der Presspulver-Metallplatine vom Metallpulver umschlossen. Dadurch ist sichergestellt, dass das Treibmittel das Metallpulver zuverlässig und gleichmäßig aufschäumt.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung steht die Pulvermischung über den Walzen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Pulvermischung weniger leicht entmischen kann. Die Pulvermischung steht dabei zumindest abschnittsweise bevorzugt unmittelbar auf den Walzenoberflächen. Die Walzen bzw. Walzenoberflächen tragen die Pulvermischung. Auf diese Weise können die Walzen selbst dazu beitragen, die Pulvermischung in den Spalt zwischen den Walzen zu transportieren. In diesem Spalt wird dann die Pulvermischung zu der Press- pulver-Metallplatine kaltverdichtet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Presspulver-Metallplatine von den Walzen in Richtung der Schwerkraft bewegt bzw. gefördert. Die Förderrichtung parallel zur Schwerkraftrichtung trägt zu einer einheitlicheren Verteilung der Pulvermischung über dem Spalt bei und verhindert, dass unter Schwerkrafteinfluss das gerade verdichtete Pulvergefüge eine ungleichmäßige Struktur annimmt.

Die den Walzen zugeführte Pulvermischung ist insbesondere unmittelbar vor dem Kaltwalzen bevorzugt nicht (vor)verdichtet, um den Energieaufwand zu senken und die Gefahr von ungleichmäßig verdichteten Presspulver-Metallplatinen aufgrund von Druckschwankungen zu verringern. So ist beispielsweise die Pulvermischung bevorzugt ausschließlich durch die Schwerkraft und die rotierenden Walzen in den Spalt zwischen den rotierenden Walzen gefördert. Dies führt zu einer sehr gleichmäßigen Struktur in der Presspulver-Metallplatine.

Eine weitere Maßnahme, um eine möglichst gleichförmige Presspulver-Metallplatine zu erhalten, besteht darin, die Höhe der Pulvermischung über den Walzen bzw. über dem Spalt konstant zu halten. Dies kann beispielsweise automatisch durch einen Regelkreis, der insbesondere einen Füllstandsensor und eine Steuervorrichtung enthält, erfolgen. So kann beispielsweise die Höhe der Pulvermischung über den Walzen automatisch innerhalb vorbestimmter Grenzen konstant gehalten werden. Sinkt der Pulverstand unterhalb einer vorbestimmten Untergrenze, so wird automatisch Pulvermischung nachgefördert, bis die vorbestimmte Obergrenze erreicht ist. Alternativ kann auch kontinuierlich Pulvermischung in der Menge nachgefördert werden, in der Pulvermischung durch den Spalt in Form der Presspulver-Metallplatine ausgetragen wird.

Die Pulvermischung ist unmittelbar vor dem Kaltwalzen nicht erhitzt. Bevorzugt erfolgt der einzige Wärmeeintrag im Zuge des Kaltwalzens durch das Kaltwalzen selbst. Insbesondere beträgt die Temperatur der Pulvermischung weniger als 150 °C, weiter bevorzugt weniger als 100 °C. Noch weiter bevorzugt ist es, wenn die Pulvermischung bei Raumtemperatur kaltgewalzt wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn keinerlei Beheizung stattfindet. Das Metallpulver kann, insbesondere vor dem Einbringen in die Pulvermischung, wärmebehandelt sein. Dabei ist bevorzugt das Metallpulver vor dem Zusammenbringen mit dem Treibmittelpulver, wenigstens aber bis unmittelbar vor dem Walzen abgekühlt, insbesondere auf Raumtemperatur.

Die Walzen üben bevorzugt einen Anpressdruck von wenigstens 100 MPa aus. Der Anpressdruck sollte unabhängig davon höchstens 650 MPa betragen.

Die Presspulver-Metallplatine kann gekühlt werden. Die Kühlung findet bevorzugt nach dem Verlassen des Spaltes zwischen dem Walzen und vor einem eventuellen Ablängen der Press- pulver-Metallplatine statt. Dabei ist es bevorzugt, dass die Presspulver-Metallplatine quer zur Walzrichtung, insbesondere in deren Breitenrichtung, unterschiedlich bzw. mit einem unterschiedlichen Wärmeaustrag gekühlt wird. Insbesondere sollte der Wärmeaustrag in einem Mittenbereich der Presspulver-Metallplatine größer sein als an den Rändern der Presspulver-Me- tallplatine. Der größere Wärmeaustrag in der Mitte der Metallplatine führt zu einer gleichmäßigeren Abkühlung über deren Querschnitt. Dadurch können Spannungsrisse sowie Deformationen in Folge von Temperaturgradienten in der Presspulver-Metallplatine vermieden werden.

Das Kühlen der Presspulver-Metallplatine kann unmittelbar nach dem Verlassen der Walzen stattfinden.

Bevorzugt ist jedoch zwischen den Walzen und der Abkühlung ein wärmeisolierter Bereich vorgesehen. Der wärmeisolierte Bereich kann eine Wärmeisolation aufweisen, die den Wärmeaustrag aus der Presspulver-Metallplatine verringert. Der wärmeisolierte Bereich kann sich unmittelbar an die Walzen anschließen. Der wärmeisolierte Bereich verringert die Abkühlung der Presspulver-Metallplatine unmittelbar nach Verdichtung etwas, so dass sich das verdichtete Material etwas setzen kann, bevor es gekühlt wird. Dies verringert die Gefahr von Beulenbildung und Verwerfungen, insbesondere im Randbereich. Die Wärmeisolation umgibt die an der Wärmeisolation vorbei transportierte Presspulver-Metallplatine bevorzugt allseitig, wenigstens jedoch an deren Flachseiten. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Wärmeisolation jedoch auch nur einen Randbereich der vorbeitransportieren Presspulver-Metallpla- tine abdecken und beispielsweise den Mittenbereich abdecken, oder der Mittenbereich der vorbeitransportierten Presspulver-Metallplatine ist weniger stark wärmeisoliert als der Randbereich. Die soll zu einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung über den Querschnitt der Press- pulver-Metallplatine führen. Wenigstens eine der Walzen, bevorzugt beide Walzen können während des Kaltwalzens gekühlt werden. So kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, die ausgestaltet ist, wenigstens eine der Walzen, bevorzugt beide Walzen, während des Kaltwalzens zu kühlen.

Die Kühleinrichtung kann eine Walzeninnenkühlung aufweisen, die sich in das Innere einer oder beider Walzen erstreckt. Die Walzeninnenkühlung kann beispielsweise eine oder mehrere Kühlfluidleitungen aufweisen, die sich zumindest abschnittsweise in das Innere einer der beiden Walzen oder beider Walzen erstrecken. Die eine oder mehrere Kühlfluidleitungen können ausgestaltet sein, ein Kühlfluid, beispielsweise ein Fluid enthaltend Wasser, Öl oder Luft, in das Innere und/oder aus dem Inneren wenigstens einer Walze zu leiten.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Walzeninnenkühlung kann die Kühleinrichtung auch eine Oberflächenkühlung aufweisen. Die Oberflächenkühlung kann eine Gebläsevorrichtung aufweisen, die ausgestaltet ist, einen Strom von Kühlfluid, beispielsweise ein gasförmiges, flüssiges oder aerosolartiges Kühlfluid, auf die Walzen zu richten. In einer einfachen Ausgestaltung ist das auf die Walzen gerichtete Kühlfluid Luft.

Der Kühlfluidstrom kann an eine Oberfläche und/oder entlang einer Oberfläche der Walzen geführt sein. Der Kühlfluidstrom kann durch Ausblasen und/oder Ansaugen erzeugt sein. Zum Ansaugen kann eine Absaugeinrichtung vorgesehen sein.

Die Oberflächenkühlung kann mit einer Staubabsaugung kombiniert sein. So kann die Kühleinrichtung ausgestaltet sein, durch Absaugen einen Luftstrom entlang der Walzenoberflä- che(n) erzeugen, der neben Wärme auch Feinstaub abführt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die schmälste Stelle des Spaltes zwischen den Walzen nicht breiter als 5 mm, sie kann jedoch in einer weiteren Ausgestaltung nicht breiter als 4 mm sein. Die schmälste Stelle zwischen den Walzen beträgt gemäß einer weiteren Ausgestaltung wenigstens 0,1 mm. Insbesondere kann die schmälste Stelle des Spaltes zwischen etwa dem 0,008-fachen und dem 0,12-fachen des Walzendurchmessers, bevorzugt etwa das 0,01-fache des Walzendurchmessers betragen.

Der Durchmesser der Walzen kann zwischen 50 mm und 500 mm, bevorzugt zwischen etwa 200 mm und 300 mm betragen. Die Mate rial stärke der Presspulver-Metallplatine beträgt bevorzugt wenigstens 0,3 mm, höchstens um etwa 6 mm. Die Materialstärke wird in erster Linie von der Breite der schmälsten Stelle des Spaltes bestimmt.

Die Höhe der über den Walzen stehenden Pulvermischung beträgt höchstens 400 mm. Sie kann wenigstens 50 mm betragen. Bevorzugt beträgt die Höhe der Pulvermischung etwa 200 bis 300 mm. Um zu vermeiden, dass aufgrund eines zu hohen Pulverspiegels die Pulvermischung nicht mehr gleichmäßig eingezogen wird, wird während des Kaltwalzens die Höhe der Pulvermischung automatisch in einem vorbestimmten Bereich, beispielsweise zwischen 200 mm und 300 mm, gehalten.

Ein Zufuhrwinkel, der vom Mittelpunkt einer der Walzen aus gemessen wird und über den die Pulvermischung in Kontakt mit der Oberfläche der Walze steht, beträgt gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung höchstens 35°. Bevorzugt beträgt der Zufuhrwinkel wenigstens 15°, weiter bevorzugt wenigstens 20°.

Das Metallpulver kann aus reinen Stoffen und/oder Legierungen solcher reinen Stoffe bestehen. Das Metallpulver kann eine Aluminiumknetlegierung wie AIMg1Si.O5 und/oder eine Aluminiumgusslegierung wie AISi12 ergeben und/oder aus einer solchen Legierung bestehen. Hauptlegierungsbestandteile sind bevorzugt Silizium und/oder Magnesium. Der Siliziumgehalt des Metallpulvers kann zwischen 0 Gew.-% und 15 Gew.-% betragen. Der Magnesiumgehalt des Metallpulvers kann zwischen 0 Gew.-% und 15 Gew.-% betragen. Zudem kann im Metallpulver wenigstens ein Metall aus der Gruppe Cu, Fe, Zn, Mn mit 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% enthalten sein.

Das Metallpulver kann darüber hinaus zum Teil oder vollständig aus recyceltem Material bestehen. Das recycelte Material kann dabei aufweisen:

- Leckagematerial aus vorhergehenden Walzungen und/oder

- Nicht aufgeschäumte und/oder aufgeschäumte Metallpulver-Pressplatinen oder Teile davon, beispielsweise Reste von Metallpulver-Pressplatinen, die in der Fertigung nicht mehr verwendet werden können, wie beispielsweise Zuschnittsreste oder Bruch und/oder

- Metallpulver aus Schrott, das jedoch aufgearbeitet sein sollte, insbesondere wenn es von externen Quellen stammt. Der Anpressdruck der Walzen ist während des Kaltwalzens bei einer Aluminiumknetlegierung bevorzugt kleiner als bei einer Aluminiumgusslegierung. Bei einer Aluminiumknetlegierung liegt der Anpressdruck der Walzen bevorzugt unterhalb 400 MPa, bevorzugt um 350 MPa ± 20 %, bei einer Aluminiumgusslegierung bevorzugt oberhalb von 450 MPa, insbesondere um 500 MPa ± 15 %.

Der Zuführwinkel ist bei einer Aluminiumgusslegierung bevorzugt größer als bei einer Aluminiumknetlegierung. Bei einer Aluminiumknetlegierung liegt der Zuführwinkel bei etwa 20°, bei einer Aluminiumgusslegierung zwischen 20 ° und 25 °.

Die Dichte der Presspulver-Metallplatine beträgt bevorzugt zwischen etwa 70 % und etwa 99% der Dichte der Ausgangswerkstoffe der Pulvermischung in deren in der Pulvermischung vorliegendem Mischungsverhältnis. Bevorzugt beträgt die Dichte zwischen etwa 95 % und etwa 99 % des entsprechenden Vollmaterials.

Eine Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Walzen kann zwischen 0,1 m/Min. und 6 m/Min., bevorzugt zwischen etwa 1 ,4 und 5 m/Min. Bei Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 1 m/min sind die Walzen während des Kaltwalzens bevorzugt gekühlt.

Die Presspulver-Metallplatine weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Breite zwischen 20 cm und 50 cm auf.

Um ein Anhaften des Pulvers an den Walzen zu vermindern, kann mit einer auf den Walzen fest verbundenen Beschichtung, beispielsweise Wolframcarbid oder diamantähnliche Substanzen wie Diamor® und/oder einem aufgetragenen Trennmittel, beispielsweise Bormitrud, Graphit oder Molybdänsulfid, gearbeitet werden.

Zum kontinuierlichen Auftrag eines Trennmittels kann eine Auftragseinrichtung vorgesehen sein, die ausgestaltet ist, das Trennmittel auf die Oberfläche einer oder beider Walzen aufzusprühen, abzustreifen oder mittels Kontaktbenetzung aufzutragen.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Versuchsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und Tabellen exemplarisch erläutert. In den Zeichnungen sind für Elemente, die einander hinsichtlich Aufbau und/oder Funktion entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet.

Nach Maßgabe der obigen Ausführungen können einzelne Merkmale des Ausführungsbeispiels weggelassen werden, wenn es auf deren technischen Effekt nicht ankommt. Umgekehrt können dem Ausführungsbeispiel weiterführende Merkmale, wie sie oben beschrieben sind, hinzugefügt werden, sollte es bei einer bestimmten Anwendung für den mit diesem Merkmal verknüpften technischen Effekt ankommen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer aufschäumbaren, bandförmigen Presspulver-Metallplatine aus einer Pulvermischung;

Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung einer Presspulver-Metallplatine;

Fig. 3 eine Sandwichplatte mit Metallschaum.

Zunächst werden mithilfe der Figuren das Verfahren und die Vorrichtung 1 beschrieben, mit der eine aufschäumbare, bandförmige Presspulver-Metallplatine 2 aus einer Pulvermischung 4 mittels Kaltwalzen 6 hergestellt wird. Die Pulvermischung 4 enthält wenigstens ein Metallpulver 8 und ein Treibmittelpulver 10. Die Pulver 4, 8, 10 werden entlang der Pfeile 11 durch die Vorrichtung 1 transportiert.

Das Metallpulver 8 weist Metallpulverkömer 12 auf, die wenigstens ein Metall enthalten. Das Metall ist beispielsweise ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Kupfer, Zink, Blei und Eisen. Bevorzugt ist das Metall in Form einer pulverförmigen Metalllegierung bereitgestellt. Insbesondere kann die Metalllegierung eine Aluminiumgusslegierung wie beispielsweise AlSi 12 und/oder eine Aluminiumknetlegierung wie AIMg1Si.O5 sein.

Das Treibmittelpulver 10 weist Treibmittelpulverkörner 14 auf, die ein zum Aufschäumen des Metalls oder der Metalllegierung geeignet sind. Beispielsweise weist das Treibmittelpulver 10 als Treibmittel ein Metallhydrid, insbesondere TiH2 auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Treibmittelpulver 10 als Treibmittel auch ein Karbonat, beispielsweise Kalziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat und/oder Natriumbikarbonat; ein Hydrat, beispielsweise Aluminiumsulfathydrat, Aluminiumhydroxid, und/oder Alaun; und/oder eine andere leicht flüchtige Substanz wie eine Quecksilberverbindungen und/oder eine pulverförmige oder pulverisierte organische Substanz verwendet werden.

Die Presspulver-Metallplatine 2 dient zur Herstellung eines Metallschaums 16, beispielsweise einer Sandwichplatte (Fig. 3), bei der sich der Metallschaum 16 zwischen zwei Metallplatten oder Blechen 17 befindet. Die Herstellung von Metallschäumen aus Presspulver-Metallplatinen ist beispielsweise in Hohlfeld, J., und Hipke, T.: Aluminiumschaum-Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen, in: BHT 2016, ISBN 978-3-86012-530-4 beschrieben.

Die Pulvermischung 4 wird ohne zusätzliche Erwärmung, bevorzugt bei Raumtemperatur, also bei etwa 16 °C bis etwa 25 °C, zwischen zwei rotierenden Walzen 18 gepresst, sodass durch diesen Kaltwalzprozess unmittelbar die Presspulver-Metallplatine 2 entsteht. Die Walzen 18 sind parallel zueinander ausgerichtet. Bevorzugt sind beide Walzen 18 angetrieben. Ein Kaltwalzen 6 ist natürlich auch bei einem größeren Temperaturbereich, beispielsweise unterhalb von 100 °C möglich. Die Presspulver-Metallplatine sollte sich während des Kaltwalzens nicht über 120 °C erwärmen. Insbesondere erwärmen sich im Zuge des Kaltwalzens weder die Pulvermischung 4 noch die Presspulver-Metallplatine 2 auf über 150 °C.

Über den Walzen 18 steht eine Pulvermenge 19 der Pulvermischung 4. Die Pulvermischung 4 wird bevorzugt ausschließlich durch die Schwerkraft 20 und die rotierenden Walzen 18 in den Spalt 22 zwischen den beiden Walzen 18 gefördert. Im Spalt 22 weist die Drehrichtung 23 der Walzen 18 in Richtung der Schwerkraft 20. Eine Beheizung der über den Walzen 18 stehenden Pulvermischung 4 bzw. der Pulvermenge 19 findet nicht statt. Über den Walzen 18 kann ein beispielsweise behälterförmiges Pulverreservoir 25 angeordnet sein, dessen Boden von den Walzen 18 gebildet ist.

Die Höhe 24 der über den Walzen 18, dem Spalt 22 bzw. der engsten Stelle 26 des Spaltes 22 stehenden Pulvermenge 19 wird innerhalb vorbestimmter Grenzen während des Kaltwalzens 6 bevorzugt konstant, zumindest aber in etwa konstant, gehalten. Die engste Stelle 26 des Spaltes 22 weist eine Spaltbreite 27 auf, die bevorzugt nicht breiter als 10 mm, gemäß einer weiteren Ausgestaltung nicht breiter als 5 mm ist. Die Spaltbreite 27 beträgt gemäß einer anderen Ausgestaltung wenigstens 1 mm. Beim Anfahren ist der Spalt 22 geschlossen und wird anschließend auf die gewünschte Spaltbreite 27 geöffnet.

Um die Spaltbreite 27 einzustellen, ist kann wenigstens eine der Walzen 18 auf die andere Walze 18 zu oder von der anderen Walze 18 weg bewegt werden, wie durch den Pfeil 28 angedeutet ist.

Die Höhe 24 der Pulvermischung oberhalb der Walzen, insbesondere oberhalb der engsten Stelle 26 beträgt in einer Ausgestaltung höchstens 400 mm, gemäß einer weiteren Ausgestaltung wenigstens 100 mm. Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird die Höhe auf etwa 200 mm geregelt. Abweichungen von ±20 % von einer als Sollwert angegebenen Höhe 24 sind noch als konstant anzusehen.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 einen Füllstandsensor 29 aufweisen, der mit einer Steuervorrichtung 30, beispielsweise einem Computer, verbunden ist. Die Steuervorrichtung 30 ist über wenigstens einen Datenübertragungsweg 31 , der zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen, uni- und/oder bidirektionalen Übertragung von Daten ausgebildet ist, mit Einrichtungen der Vorrichtung 1 verbunden.

So kann beispielsweise von der Steuervorrichtung 30 eine Fördervorrichtung 32 gesteuert sein. Die Fördervorrichtung 32 ist ausgebildet, die Pulvermischung 4 zum Pulverreservoir 25 zu fördern. Die Steuervorrichtung 30 ist ausgestaltet, die Höhe der Pulvermischung 4 automatisch konstant zu halten, beispielsweise indem eine von der Fördervorrichtung 32 zum Pulverreservoir 25 pro Zeiteinheit geförderte Menge 34 an Pulvermischung 4 abhängig von der Höhe 24, insbesondere der momentanen Höhe 24, eingestellt wird. Alternativ kann die von der Fördereinrichtung 32 in das Pulverreservoir geförderte Menge 34 auch einfach konstant auf einem Wert gehalten werden, der dem Austrag der Pulvermischung 4 aus dem Pulverreservoir 25 durch den Spalt 22 entspricht.

Zur Herstellung der Pulvermischung 4 werden das Metallpulver 8 und das Treibmittelpulver 10 vermischt. Ziel ist es, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der beiden Komponenten in der Pulvermischung zu erhalten. Die Pulvermischung 4 enthält zwischen 0,2 und 4 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,5 und 1 ,0 Gew.-%, und besonders bevorzugt um etwa 0,8 Gew.-% Treibmittel, wobei der Treibmittelanteil dabei vom Treibmittel und/oder vom aufzuschäumenden Metall und/oder der zu erzielenden Porosität abhängen kann. Der Rest ist bevorzugt Metallpulver 8, wobei auch verschiedene Metallpulver miteinander vermischt sein können. Bevorzugt sind das Metallpulver 8 und/oder das Treibmittelpulver 10 jeweils gemischt worden, um eine über das Volumen gleichmäßige Größenverteilung sicherzustellen.

Zum Vermischen 35 des Metallpulvers 8 und des Treibmittelpulvers 10 kann die Vorrichtung 1 einen Mischer 36 aufweisen. Um Verklumpungen zu vermeiden, kann die Mischdauer, während der das Metallpulver 8 und das Treibmittelpulver 10 vermischt werden, zwischen 10 Minuten und zwei Stunden, bevorzugt um eine Stunde betragen. Der Mischer 36 wird bevorzugt ebenfalls von der Steuereinrichtung 30 gesteuert. Der Mischer 36 erzeugt die Pulvermischung 4. Zwischen dem Mischer 36 und der Fördervorrichtung 32 kann ein Pufferbehälter 38 vorhanden sein, in dem die Pulvermischung 4 zwischengelagert wird. In diesem Fall kann zwischen dem Mischer 36 und dem Pufferbehälter 38 eine weitere Fördervorrichtung 40 vorhanden sein, die die Pulvermischung 4 vom Mischer 36 in dem Pufferbehälter 38 fördert. Die Fördervorrichtung 32 ist dann ausgebildet, die Pulvermischung 4 aus dem Pufferbehälter 38 in das Pulverreservoir zu fördern.

Alternativ kann die Pulvermischung 4 auch direkt vom Mischer 36 zu den Walzen 18 gefördert werden, ohne dass ein Pufferbehälter 38 vorgesehen ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Fördervorrichtung 32 ausgebildet sein, die Pulvermischung 4 vom Mischer 36 in das Pulverreservoir 25 zu fördern.

Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine bereits fertig vermischte Pulvermischung 4 verwendet wird, so dass ein Mischer 36 entfallen und die fertig vermischte Pulvermischung 4 direkt in den Pulverbehälter 38 eingebracht werden kann. Dennoch ist es selbst in diesem Fall ratsam, einen Mischer 36 zu verwenden, um eine gleichmäßige Durchmischung zu gewährleisten, da während des Transports einer fertigen Pulvermischung 4 eine Entmischung stattfinden kann.

Die Vorrichtung 1 kann ferner einen Metallpulverbehälter 42 und einen Treibmittelpulverbehälter 44 aufweisen. Im Treibmittelpulverbehälter 44 wird das Treibmittelpulver 10 getrennt vom Metallpulver 8 gelagert. Im Metallpulverbehälter 42 wird das Metallpulver 8 getrennt vom T reib- mittelpulver 10 gelagert.

Vor dem Kaltwalzen 6 und insbesondere vor dem Vermischen 35 mit dem Treibmittelpulver 10 kann das Metallpulver 8 wärmebehandelt werden. Für die Wärmebehandlung 45 kann ein Ofen 46 vorgesehen sein.

Selbstverständlich kann auch oder zusätzlich die Pulvermischung 4 wärmebehandelt werden. Da dies jedoch zu einem Ausgasen des Treibmittels, beispielsweise von Wasserstoff führen kann, ist dies nicht bevorzugt.

Die Wärmebehandlung 45 kann beispielsweise ein Glühen sein. Für die Wärmebehandlung 45 kann zusätzlich zum Ofen 46 eine Einrichtung 47 zum Abkühlen vorhanden sein. Alternativ kann eine Abkühlung auch einfach an ruhender Luft oder im Ofen 46 erfolgen. Eine Wärmebehandlung 45 ist insbesondere bei einem Metallpulver 8 enthaltend oder aus einer Aluminiumlegierung vorteilhaft. In einem solchen Fall kann das Metallpulver 8 über wenigstens drei Stunden bei einer Temperatur von wenigsten 400°C, insbesondere aber unterhalb von 577°C wärmebehandelt werden. Bevorzugt findet die Wärmebehandlung 45 in einer inerten Atmosphäre statt, um eine Oxidbildung auf den Körnern des Metallpulvers zu vermeiden.

Nach der Wärmebehandlung 45 wird das Metallpulver 8 vom Ofen 46 bzw. der Einrichtung 47 zum Abkühlen in den Metallpulverbehälter 42 gefördert.

Eine Fördersystem 48 kann durch den Ofen 46 und - falls vorhanden - die Einrichtung 47 hindurchführen und das Metallpulver 8 von einem Anlieferungsbehälter 49 zum Metallpulverbehälter 42 fördern. Ist keine Wärmebehandlung 45 vorgesehen, kann selbstverständlich auf den Anlieferungsbehälter 49, das Fördersystem 48, den Ofen 46 und die Einrichtung 47 verzichtet werden. Die Vorrichtung 1 kann einen weiteren Mischer 50 aufweisen, der nach dem Ofen 46 bzw. der Einrichtung 47 und vor dem Metallpulverbehälter 42 angeordnet ist. Der Mischer 50 dient dazu, das wärmebehandelte Metallpulver 8 zu vermischen.

Die Walzen 18 können Teil einer Kaltwalzmaschine 51 zum vertikalen Pulverwalzen sein, die zur Herstellung der aufschäumbaren, bandförmigen Presspulver-Metallplatine 2 verwendet wird.

Nach dem Verlassen des Spaltes 22 ist es von Vorteil, wenn die Presspulver-Metallplatine 2 in einem Kühlvorgang 53 abgekühlt wird. Hierzu kann eine Kühlvorrichtung 52, beispielsweise eine Gebläsevorrichtung 54, vorgesehen sein. Die Gebläsevorrichtung 54 kann auch zum Abblasen und/oder zur Absaugung von Staub verwendet werden. Beispielsweise kann die Gebläsevorrichtung 54 ausgestaltet sein, während des Kaltwalzens einen Kühlluftstrom 55 auf die Presspulver-Metallplatine 2 zu richten.

In einer alternativen oder kumulativen Ausgestaltung, die in der Fig. 1 in doppelt strichpunktierter Linie dargestellt ist, kann die Kühlvorrichtung 52 eine oder beide Walzen 18 kühlen, beispielsweise indem ein Kühlluftstrahl 55a auf die Walzen 18 bzw. auf oder entlang deren Oberfläche 66 gerichtet ist. Hierzu kann die Kühlvorrichtung 52 eine auf eine oder beide Walzen 18 bzw. deren Oberfläche 66 gerichtete Gebläsevorrichtung 54a aufweisen. Der Kühlluftstrahl 55a kann auch dazu dienen, an den Walzen bzw. deren Oberflächen anhaftenden Staub wegzublasen. Anstelle oder zusätzlich zur Gebläsevorrichtung 54a kann auch eine Absau- geinrichtung 54b vorgesehen sein, um auf der Oberfläche 66 anhaftenden Staub aufzusaugen. Der Kühlluftstrahl 55a kann zur Absaugeinrichtung 54b hin gerichtet sein, wenn eine Absaugeinrichtung 54b vorhanden ist.

Anstelle der oder zusätzlich zur Gebläsevorrichtung 54 und/oder 54a und/oder der Absaugeinrichtung 54b kann die Kühleinrichtung 52 eine oder beide Walzen 18 auch von innen kühlen. So kann die Kühleinrichtung 52 eine oder mehrere Fluidleitungen 54c aufweisen, die sich in das Innere der Walzen 18 erstrecken oder sich im Inneren der Walzen befinden, und in denen ein Kühlfluid strömt. Das Kühlfluid kann gasförmig, flüssig oder ein Aerosol sein und die durch das Kaltwalzen transportierte Wärme abtransportieren.

Zwischen der Kühlvorrichtung 52 und dem Spalt 22 kann ein wärmeisolierter Bereich 57 vorhanden sein, durch den sich die Presspulver-Metallplatine 2 während ihrer Herstellung erstreckt bzw. bewegt wird. Der wärmeisolierte Bereich 57 weist eine Wärmeisolierung 58 auf, die sich entlang wenigstens der Flachseiten der Presspulver-Metallplatine 2 erstreckt und bevorzugt die Presspulver-Metallplatine 2 quer zur Walzrichtung 56 umschließt. Der wärmeisolierte Bereich 57 reduziert den Wärmeaustrag aus der Presspulver-Metallplatine 2 unmittelbar nach dem Pressvorgang, so dass, getrieben von der Wärmeenergie aus dem Pressvorgang, Setzvorgänge stattfinden können. Die Länge des wärmeisolierten Bereichs 57 in Walzrichtung 56 ist so bemessen, dass sich im Betrieb die Presspulver-Metallplatine 2 um nicht mehr als 100 °C aufheizt, die Differenz zwischen der Temperatur der Presspulver-Metallplatine 2 und der Temperatur der Pulvermenge 19 also nicht mehr als 100 °C beträgt.

Quer zur Walzrichtung 56, also zu der Richtung, in der die Presspulver-Metallplatine 2 von den Walzen 18 gefördert wird, muss der von der Kühlvorrichtung 52 erzeugte Wärmeaustrag nicht konstant sein. Beispielsweise kann es von Vorteil sein, wenn der Wärmeaustrag, also die Kühlung der Presspulver-Metallplatine 2 in einem Mittenbereich 59, der von den beiden quer zur Walzrichtung 56 gelegenen Rändern 60 entfernt ist, größer ist als an den Rändern 60. Der Wärmeaustrag kann beispielsweise in Richtung von den Rändern 60 hin zum Mittenbereich 59 quer zur Walzrichtung 56 erhöht sein. Dadurch kann sich die Presspulver-Metallplatine 2 gleichmäßig abkühlen.

Der Anpressdruck 62 der Walzen 18 beträgt in einer Ausgestaltung zwischen 200 bis 500 MPa, in einer weiteren Ausgestaltung zwischen 250 und 400 MPa. Die Vorrichtung 1 bzw. die Steuervorrichtung 30 ist bevorzugt ausgestaltet, den Anpressdruck konstant zu halten, wobei Abweichungen von weniger als ±20 % von einem als Sollwert angegebenen Anpressdruck noch als konstanter Anpressdruck 62 anzusehen sind. Allerdings ist die Qualität der Presspulver- Metallplatine 2 umso besser, je genauer der Anpressdruck 62 eingehalten werden kann.

Ein Zufuhrwinkel 64 beträgt in einer Ausgestaltung höchstens 35° und/oder wenigstens 15°. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Zufuhrwinkel um 20° betragen. Der Zufuhrwinkel 64 wird vom Mittelpunkt 68 der Walzen gemessen und ist der Winkel, über den die Pulvermischung 4 in Kontakt mit der Oberfläche 66 einer Walze 18 steht.

Die Umfangsgeschwindigkeiten der rotierenden Walzen 18 beträgt zwischen 0,1 m/min und 6 m/min, bevorzugt zwischen 1 ,4 und 5,0 m/min. Bei Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 1 m/min sind die Walzen während des Kaltwalzens bevorzugt gekühlt.

Die Presspulver-Metallplatine 2 kann eine Breite 70 zwischen 5 cm und 50 cm aufweisen. Die Breite 70 ist über eine sich in Walzrichtung 56 erstreckende Länge 72 der Presspulver-Metall- platine konstant. Hierbei ist eine Abweichung von ±10 % von der Breite 70 in Richtung der Länge 72 noch als konstant anzusehen. Die Länge 72 einer Presspulver-Metallplatine beträgt wenigstens einen Meter. Bevorzugt beträgt die Länge 72 mehrere Meter.

Die Vorrichtung 1 kann eine Schneidvorrichtung 73 aufweisen, durch die in einem Ablängschritt 74 die aus dem Spalt 22 austretende Presspulver-Metallplatine 2 bevorzugt nach dem Abkühlen abgelängt wird.

Eine Materialstärke 75 der Presspulver-Metallplatine 2 kann größer als 0,3 mm und/oder kleiner als 10 mm sein.

Eine Schäumrate der Presspulver-Metallplatine beträgt wenigstens 4,7, bevorzugt wenigstens 5. Die Schäumrate bezeichnet den Quotienten aus dem Volumen der aufgeschäumten Press- pulver-Metallplatine und dem Volumen der nicht aufgeschäumten Presspulver-Metallplatine.

Um die grundsätzliche Eignung des Kaltwalzens zur Herstellung von aufschäumbaren Presspulver-Metallplatinen in einem einzigen Verdichtungsschritt zu überprüfen, wurden Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 1 wiedergegeben sind.

Als Treibmittel wurde bei den Versuchen TiH ₂ verwendet und der Anteil von TiH ₂ in der Pulvermischung betrug etwa 0,8 Gew.-%. Das Metallpulver 8 wurde wärmebehandelt und nach der Wärmebehandlung 45 und Abkühlung etwa eine Stunde gemischt, bevor es mit dem Treibmittelpulver 10 zusammengebracht wurde. Zur Herstellung der Pulvermischung 4 wurden das Metallpulver 8 und das Treibmittelpulver 10 wenigstens eine Stunde lang im Mischer 36 vermischt.

Bei jedem Versuch wurde eine Presspulver-Metallplatine 2 hergestellt, deren Länge 72 etwa 3 m betrug. Eine Auswertung fand anhand einer Untersuchung der Presspulver-Metallplatine 2 an den letzten beiden Metern statt. Mit allen Versuchen konnten aufschäumbare Presspulver-Metallplatinen 2 hergestellt werden.

Zur Beurteilung der Qualität der mit der jeweiligen Versuchskonstellation hergestellten Press- pulver-Metallplatine wurden die Schäumrate und die Bandqualität bestimmt. Beide sind in der nachstehenden Tabelle eingetragen. Dabei bezeichnet „o“ eine für die Praxis akzeptable Schäumrate oder Bandqualität, „+“ einen für die Praxis gut nutzbarer Wert und „++“ ein für die Praxis hervorragender Wert.

Die Schäumrate wurde dabei wie folgt bewertet. Eine Schäumrate unter 4,7 ergibt den Wert „o“, eine Schäumrate zwischen 4,7 und 5,75 führt zu dem Wert „+“ und eine Schäumrate von über 5,75 zu dem Wert „++“.

Eine Bandqualität von „++“ kennzeichnet eine Presspulver-Metallplatine 2, die keine Risse aufweist und komplett zum Aufschäumen nutzbar ist. Eine Bandqualität von „+“ bezeichnet eine Presspulver-Metallplatine, die vereinzelt Risse aufweist, als Vormaterial jedoch noch nutz- und handhabbar ist. Insbesondere am Rand können jedoch Beeinträchtigung der Nutzung auftreten. Eine Bandqualität von „o“ kennzeichnet eine Presspulver-Metallplatine 2 mit vielen Rissen, die nur bedingt zum Aufschäumen nutzbar ist.

Tabelle 1

Bezugszeichen

1 Vorrichtung

2 Presspulver-Metallplatine

4 Pulvermischung

6 Kaltwalzen

8 Metallpulver

10 Treibmittelpulver

11 Pfeil

12 Metallpulverkörner

14. Treibmittelpulverkörner

16 Metallschaum

17 Metallplatte oder Blech

18 Walze

19 Pulvermenge über den Walzen

20 Schwerkraft

22 Spalt

23 Drehrichtung der Walzen

24 Höhe der Pulvermischung

25 Pulverreservoir

26 engste Stelle des Spaltes

27 Spaltbreite

28 Pfeil

29 Füllstandssensor

30 Steuervorrichtung

31 Datenübertragungsweg

32 Fördervorrichtung zum Pulverreservoir

34 geförderte Menge an Pulvermischung

35 Vermischen

36 Mischer

38 Pufferbehälter

40 weitere Fördervorrichtung

42 Metallpulverbehälter

44 Treibmittelpulverbehälter

45 Wärmebehandlung

46 Ofen

47 Einrichtung zum Abkühlen 48 Fördersystem

49 Anlieferungsbehälter

50 weiterer Mischer

51 Kaltwalzmaschine

52 Kühlvorrichtung

53 Kühlvorgang

54 Gebläsevorrichtung (Kühlung der Presspulver-Metallplatine)

54a Gebläsevorrichtung (Walzenkühlung)

54b Absaugeinrichtung

54c Kühlfluidleitung

56 Walzrichtung

55 Kühlluftstrom (Kühlung der Presspulver-Metallplatine)

55a Kühlluftstrom (Walzenkühlung)

57 wärmeisolierter Bereich

58 Wärmeisolierung

59 Mittenbereich der Presspulver-Metallplatine

60 Ränder der Presspulver-Metallplatine

62 Anpressdruck

64 Zufuhrwinkel

66 Oberfläche der Walzen

68 Mittelpunkt der Walzen

70 Breite der Presspulver-Metallplatine

72 Länge

73 Schneidvorrichtung

74 Ablängschritt

75 Materialstärke der Presspulver-Metallplatine