Houtschuim en metaalspons - kunnen ze worden gecombineerd? Dat was de vraag die experts van het Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI verdiepte zich in een project getiteld "HoMe Foam" - waarbij HoMe een Duits acroniem is voor hout-metaal - samen met wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU en het Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology en Geavanceerde materialen IFAM. Als resultaat, de contrasterende materialen komen in perfecte harmonie samen. De innovatieve nieuwe materiaalmix heeft uitstekende isolerende eigenschappen en heeft een lage buigsterkte.

Vandaag de dag, duurzaamheid is een belangrijk aspect bij het ontwikkelen van nieuwe materialen, waarbij de belangrijkste focus ligt op het verzekeren dat de gebruikte inputmaterialen afkomstig zijn uit hernieuwbare bronnen en dat het product recyclebaar is aan het einde van zijn levensduur. Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor houtonderzoek, WKI ontwikkelt houtschuimen die volledig van hout zijn gemaakt. De natuurlijke kleefeigenschappen van hout maken synthetische lijmen overbodig. Vanuit ecologisch oogpunt, dit maakt houtschuim ideaal voor een hele reeks toepassingen, bijvoorbeeld als kernmateriaal voor lichtgewicht constructies en sandwichpanelen, als verpakkingsmateriaal, of voor thermische isolatie of geluidsisolatie.

Om het toepassingsgebied van houtschuim uit te breiden, een groep onderzoekers van het Fraunhofer Instituut onder leiding van Dr. Frauke Bunzel van Fraunhofer WKI ontwikkelde een hout-metaalschuimhybride die de eigenschappen van zowel houtschuim als metaalspons verenigt. In de loop van het project, ze werkten de principes uit voor het vervaardigen van het composiet en bepaalden de initiële belangrijkste eigenschappen ervan, waardoor het mogelijk is om het te classificeren in relatie tot andere materialen. Bij vervolgprojecten onderzoekers zullen de eigenschappen van het composiet afstemmen op geselecteerde toepassingen. "Het houtschuim versterken met een metalen skelet, bijvoorbeeld, kan de kenmerkende lage buigsterkte aanzienlijk verbeteren." In het geval van HoMe-schuim, de buigsterkte van de hybride is zelfs groter dan die van zijn twee componenten. "Dat maakt het een ideaal kernmateriaal voor sandwichpanelen of als zelfdragend lichtgewicht halffabrikaat, " legt Dr. Bunzel uit. Een ander voordeel is dat, in tegenstelling tot houtschuim, metalen spons kan elektriciteit geleiden. De uitstekende eigenschappen van houtschuim zijn de hoge geluidsabsorptie en lage thermische geleidbaarheid, waardoor het een uitstekend isolatiemateriaal is. De combinatie van metalen spons en houtschuim creëert een lichtgewicht hybride materiaal met een hogere functionaliteit, een die kan worden gebruikt voor componenten die versterking bieden en geluid absorberen. Het materiaal is dus geschikt voor gebruik in de auto-industrie, bijvoorbeeld, als versterkende akoestische matten in motorcompartimenten of als vloerplaten. Ook andere toepassingen zijn denkbaar.

Hoe krijg je het houtschuim in de metalen spons?

Gewoon het hout- en metaalschuim in een kom doen en ze mengen helpt niet, de reden is dat de Fraunhofer IWU-onderzoekers de metalen spons niet schuimen, maar vervaardig het in een gietproces. Het resultaat is een sponsachtig, open-cel metalen structuur met veel kleine holtes. Momenteel, deze metalen spons is vervaardigd in platen van 250 mm x 250 mm x 30 mm. Het houtschuim, die een stevige consistentie heeft die lijkt op die van geklopt eiwit, moet vervolgens in de metalen sponsplaat worden gestoken.

Oorspronkelijk, het team probeerde druk uit te oefenen om het houtschuim in de metalen sponsplaat te duwen, maar de houtvezels plakten aan het oppervlak, alleen de holtes aan de randen van de spons infiltreren. De oplossing was een taptechniek, waardoor de onderzoekers de hele metalen spons konden vullen met houtschuim.

De werkgroep zoekt momenteel naar manieren om de procesketen voor het produceren van het houtschuim te stroomlijnen en het proces voor het inbrengen van het houtschuim in de metaalspons te vereenvoudigen en te versnellen. Het doel is om HoMe-schuim binnenkort op industriële schaal te produceren.