Neues Meeres-Schaumverfahren bietet nachhaltige Lösung für die Automobilproduktion

Es handelt sich um ein hochgradig nachhaltiges, ultraleichtes Material mit einem breiten Anwendungsspektrum in der Automobilproduktion. Umweltfreundliche Herstellung: Jedes Jahr entstehen in der globalen Lebensmittelindustrie Millionen Tonnen Osterschalen. Die meisten landen auf Deponien, einige werden sorglos zurück in die lokalen Gewässer geworfen.

Nun finden Forscher endlich Wege, dieses reichhaltige Abfallprodukt zu retten. Osterschalen sind Calciumcarbonat – besser bekannt als Kalkstein. Zuerst wurden diese Schalen zu einem feinen Pulver gemahlen und anschließend in eine geschmolzene Magnesium-Calcium-Legierung eingearbeitet.

Auf diese Weise konnten Forscher eine einfache chemische Reaktion freisetzen. Bei hohen Temperaturen zerfällt die Muschelschalenpulver. Dabei wird Kohlendioxid-Gas freigesetzt. Dieses Gas bildet winzige, gleichmäßige Blasen im gesamten dicken, flüssigen Metall.

Technik, Energie und Einsatz

Sobald sich die Mischung abkühlt und verfestigt, entsteht daraus ein hochgradig gleichmäßiger, poröser Metallschaum. Das CO₂ ist sicher in den Poren eingeschlossen. Das Ergebnis ist ein Material, das leicht, langlebig und vollständig ungiftig ist.

Interessanterweise stammt das Treibmittel aus üchteindustrie verworfenen Muschelschalen, während Magnesium und Calcium als natürliche Nebenprodukte der Meerwasserentsalzung gewonnen werden.

Dieser marine Ursprung ermöglicht eine Lösung für das Lebensende des Materials: Wird es zurück ins Meer gegeben, löst es sich sicher und vollständig im Wasser auf und hinterlässt keinen toxischen Rückstand. Dies wurde künstlichem Meerwasser bestätigt. „Am Ende seines Lebenszyklus könnte das Material zurück in den Ozean gegeben werden.

Was die Studie zeigt

Es würde sich einfach im Wasser auflösen", sagte Dr. Hajo Dieringa, Materialwissenschaftler am Hereon und Mitautor der Studie, setzt die Ergebnisse in Fahrzeugen ein.

Darüber hinaus haben Materialwissenschaftler zusammen mit Forschern am Institut für Küsten-Umweltchemie des Hereon-Instituts die Sicherheit des Magnesiumschaums innerhalb des marinen Ökosystems sichergestellt.

Umweltanalysen bestätigten, dass die Rückführung des Schaums in den Ozean keine toxischen Schwermetalle oder schädliche Verunreinigungen aus den Rohstoffen freisetzt.

Obwohl die Entsorgung im Ozean eine

Obwohl die Entsorgung im Ozean eine vollständig sichere und praktikable Option bleibt, ist das primäre Ziel eines realen geschlossenen Kreislaufs, den Schaum aufzuschmelzen, sodass er als frische Magnesiumlegierung unendlich oft wiederverwendet werden kann.

Die Automobilindustrie wendet sich derzeit der Leichtbauweise zu, um Fahrzeuge leichter zu machen und die Reichweite öhen. Dieser neue Magnesiumschaum ist ein Traum für Ingenieure in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie.

Die einzigartige poröse Struktur dieses Magnesiumschaums verleiht dem Material außergewöhnliche mechanische Eigenschaften, indem sie hohe Umformbarkeit mit hoher Energieabsorption kombiniert.

Technik und Auswirkungen

Unter Belastung ermöglicht die schwammartige Matrix eine vorhersehbare Verformung und die Aufnahme großer Mengen kinetischer Energie anstelle eines plötzlichen Versagens.

Dadurch eignet sich das Material ideal zur Herstellung, die speziell zur Dämpfung starker Vibrationen oder zur Abfederung schwerer Aufprallkräfte entwickelt wurden, wie beispielsweise Fahrzeugverformungszonen zum Schutz der Insassen bei einem Unfall.

Weitere Anwendungsbereiche für den Schaum sind die Luftfahrt, der Schiffbau und die Körperpanzerung – Branchen, in denen ultrageringes Gewicht und überlegene Energieabsorption unverhandelbare Anforderungen darstellen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift „Discover Materials" veröffentlicht.