轻量化考察 — 采用金属泡沫实现功能集成轻量化

【汽车轻量化】在 2020 年 6 月5日的《轻量化技术网》的信息“用泡沫金属制成的电池侧盖使电动卡车更安全”中，介绍了由轻质且坚固的铝金属泡沫制成的电池外壳，这是弗劳恩霍夫 IWU 和一家德国企业共同开发的，采用了混合单一材料，重量轻且完全可回收。五年后，我们向弗劳恩霍夫 IWU 询问：这项技术现在发展如何？ 该项目进展如何？ 弗劳恩霍夫 IWU 的研究人员仍在继续研究这些材料——闭孔和开孔泡沫。重点是在与工业界合作开发原型应用，并在金属泡沫领域进行技术转让。同样重要的是，在考虑技术、经济和环境因素的基础上改进制造技术。 弗劳恩霍夫 IWU 功能集成轻量化部门主管卡斯滕·利斯介绍说：“弗劳恩霍夫 IWU 研发和生产的闭孔铝泡沫是一种非常有趣的轻量化材料，具有非凡的特性：它们具有很高的振动阻尼性——非常适合用于机床的移动组件——并且导热性非常好。后者使其成为热存储器（例如使用相变材料）的理想载体材料。” 该研究所主要采用精密铸造技术，使用各种金属和合金制造开孔泡沫。重点放在铝和铜基、钢和锡上。因此，胞结构的特性可以适应许多静态和动态负载情况（机械特性）和要求（例如导热性和蓄热性）。近年来，该领域发展迅速。 取得了哪些进展？ 据研究人员称，取得了一些进展。需要区分客户特定和项目特定的进展。 在客户特定的进展方面，在金属泡沫领域（技术和材料知识）实现了广泛的国内和国际知识转移。为此，长期存在的客户关系/合作得以延续，并在现有行业（如机床制造、建筑业）和新兴行业（如能源技术、航空航天）中开发出了新的客户定制应用（如防护罩、安全容器、机床组件）。 在项目进展方面，通过整合填充颗粒的空心球，闭孔铝泡沫组件的振动阻尼得到了显著改善，参见《轻量化技术网》2025年2月27日信息“Hoverlight-轻量化复合材料”。在另一个项目中，通过高能球磨工艺中的机械合金化，优化了粉末冶金铝泡沫的微观结构。 该技术目前处于什么阶段？它具有什么潜力？ 在通过专利和标准进行知识和技术转让方面，可发泡夹层板的新技术得到了进一步发展和推广。 弗劳恩霍夫 IWU 功能集成轻量化部门主管卡斯滕·利斯介绍说：“目前，我们正在积极参与蜂窝金属标准的制定工作。这涉及在正在申请的研究项目框架内制定 DIN SPEC 标准，该项目主题为“利用模拟方法对开孔蜂窝金属材料进行统一表征和描述”（WIPANO 资助计划）。DIN 50134:2024-07“金属材料测试——金属蜂窝材料的压力测试”标准已经完成。 该发展对轻量化有什么贡献？ 如今，仅采用轻质材料或轻质结构已经远远不够。将轻质材料和轻质结构与减震、导热和蓄热等附加功能相结合，是实现资源效率和可持续性领域重大进展的关键。 弗劳恩霍夫 IWU 在“功能集成轻量化”的研究领域将这些活动整合在一起，其目标是制定客户特定的轻量化解决方案。 轻量化对贵司起什么作用？ 功能集成轻量化在研究所中具有非常重要的地位。 在大多数研究项目中，我们必须考虑轻量化、资源效率和可持续性等当前问题，并制定解决方案，以满足工业、公共部门和广大公众的当前需求。 功能集成轻量化将实际减轻重量的材料或结构方法与系统要求相结合。几年前还被视为附加功能（例如减震、传导或存储）的功能，现在已成为工业应用开发的核心，但轻量化的方法仍然得以保留。弗劳恩霍夫 IWU 通过金属泡沫的进一步开发，展示了轻量化必须如何发展：以应对可持续性、循环经济和弹性等复杂要求。因此，这种方法成为重要的推动力。但真正的挑战仍然存在：将它应用到接近量产的产品开发中——理想情况下是与工业界合作。 泡沫铝材技术的国产化 德赢科技公司已经获得弗劳恩霍夫学会在中国大陆地区的独家授权，实现泡沫铝材技术的国产化与大规模量产。