Kreislaufpfade für Aluminiumschaum – Von Resten und Altteilen zum Hochleistungsmaterial
Aluminiumschaum zählt zu den besonders leichten metallischen Strukturwerkstoffen. Aufgrund seiner geringen Dichte von deutlich unter einem Gramm pro Kubikzentimeter, seiner hohen Steifigkeit (bei geringem Gewicht) und Energieabsorptionsfähigkeit sowie seiner guten Dämpfungseigenschaften eignet er sich unter anderem für Anwendungen in Fahrzeugbau, Crashsystemen, Sandwich- und Maschinenstrukturen, Bauwesen oder energieeffizienten Leichtbausystemen. Seine Herstellung erfolgt heute jedoch überwiegend mithilfe von Aluminiumlegierungspulvern, deren Produktion vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv ist.
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU konzentrierten sich auf einen bislang wenig beachteten Nachhaltigkeitshebel: die Nutzung von Kreislaufmaterialien innerhalb der pulvermetallurgischen Schaumfertigung. Im Mittelpunkt standen sortenreine Aluminiumspäne, Produktionsreste und End-of-Life-Materialien, die mechanisch aufbereitet und als Ausgangsmaterial für neue Aluminiumschäume genutzt werden können.
Aufbereitete Späne statt neuem Pulver
Ein besonders vielversprechender Ansatz besteht darin, energieintensiv hergestelltes (neues) Aluminiumlegierungspulver teilweise oder vollständig durch aufbereitete Aluminiumspäne zu ersetzen. Die Untersuchungen des Fraunhofer IWU zeigten, dass durch Mahlen und Klassieren (nach der Größe sortieren) der Späne ein pulverförmiger Ausgangsstoff entsteht, der sich erfolgreich zu schäumbaren Halbzeugen verarbeiten lässt. Die daraus erzeugten Schäume erreichen Strukturen und Dichten vergleichbar konventionell hergestellten Aluminiumschäumen.
„Die Nutzung von Produktionsabfällen direkt im Werkstoffkreislauf bietet erhebliche ökologische und wirtschaftliche Potenziale“, erklärt Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, Leiter der Gruppe Metallschaum am Fraunhofer IWU. „Besonders hervorzuheben ist, dass für die Herstellung von Sekundäraluminium deutlich weniger Energie benötigt wird als für Primäraluminium. Dadurch lassen sich sowohl Materialkosten als auch CO₂-Emissionen reduzieren.“
Aluminiumlegierungsspäne als Ausgangsmaterial für hochwertigen Leichtbau
Vom Produktionsabfall zurück zum Funktionswerkstoff
Die Forschenden untersuchten darüber hinaus die Aufbereitung größerer Aluminiumreste wie Folien, Coils (Zuschnittsreste großer Rollen Aluminiumblech) oder Felgenmaterial. Durch mehrstufige mechanische Prozesse wie Schneiden, Brechen, Mahlen und Sieben konnten daraus definierte Partikelgrößen für die Schaumherstellung erzeugt werden. Auch ausgediente Bauteile aus Aluminiumschaum lassen sich prinzipiell wieder in den Materialkreislauf integrieren. Dafür entwickelte das Team geeignete Strategien zur Zerkleinerung, Sortierung und werkstoffgerechten Weiterverarbeitung.
Besonders bedeutsam ist dabei, dass die Wiederverwertung nicht auf einfaches Einschmelzen beschränkt bleibt. Stattdessen verfolgt das Fraunhofer IWU Ansätze des sogenannten Solid-State-Recyclings. Dabei bleiben große Teile der vorhandenen Materialstruktur erhalten, wodurch zusätzlich Energie eingespart und Materialverluste vermieden werden können.
Neue Perspektiven für Kreislaufwirtschaft im Leichtbau
Die Ergebnisse zeigen, dass Aluminiumschrott in pulverförmiger Form als technisch gleichwertige Alternative zu neu erzeugtem Aluminiumlegierungspulver eingesetzt werden kann. Damit rückt eine deutlich ressourcenschonendere Herstellung von Aluminiumschäumen in greifbare Nähe. Die Forschenden sehen darin einen wichtigen Baustein für zirkuläre Wertschöpfungsketten insbesondere in Branchen mit hohen Leichtbauanforderungen wie Automobilbau, Maschinenbau oder Bahntechnik.
Für eine industrielle Umsetzung sollen die Arbeiten nun weitergeführt werden. Künftige Forschungsvorhaben zielen insbesondere auf die Stabilisierung der Materialeigenschaften schwankender Schrottqualitäten sowie auf umfassende Lebenszyklusanalysen. Damit sollen die ökologischen Vorteile der schrottbasierten Schaumfertigung quantitativ belegt und die Technologie für einen breiten industriellen Einsatz vorbereitet werden.
Literaturhinweis: J. Hohlfeld, C. Hannemann, N. Berndt, C. Lies, T. Hipke: Aluminiumschaum: Nachhaltige Herstellung und Verwertung. WerkstattsTechnik 116 (2026) 4, S. 324-334
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 09/2026, Seite 30, Fotos: Fraunhofer IWU)
