Die Fraunhofer-Institute IWU und IFAM haben mit HoverLIGHT einen Werkstoff entwickelt, der Werkzeugmaschinen leichter, steifer und vibrationsärmer macht. Wir erklären, wie er funktioniert und welche Branchen davon profitieren.


Ein Beitrag des Fraunhofer Instituts
Redaktionelle Bearbeitung: Technik und Wissen

Was ist Hoverlight und warum ist es innovativ?

Hoverlight ist ein neuer Verbundwerkstoff, der aus Aluminiumschaum und partikelgefüllten Hohlkugeln besteht. Diese einzigartige Materialkombination führt zu einem idealen Mix aus Leichtigkeit, Steifigkeit und Schwingungsdämpfung. Im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen kann Hoverlight Schwingungen um den Faktor drei besser dämpfen und dabei das Gewicht einer Baugruppe um bis zu 20 % reduzieren.

Wie funktioniert der Werkstoff?

Der innovative Materialverbund nutzt zwei Hauptmechanismen zur Schwingungsdämpfung:

  1. Aluminiumschaum: Die offenporige Struktur absorbiert Vibrationen und reduziert mechanische Belastungen.
  2. Partikelgefüllte Hohlkugeln: Diese Hohlkugeln, die in den Schaum eingebettet sind, sorgen für eine zusätzliche Energieaufnahme und verbesserte Dämpfungseigenschaften.

Diese Kombination ermöglicht es, Werkzeugmaschinen nicht nur stabiler, sondern auch dynamischer und langlebiger zu machen.


Welche Vorteile bietet Hoverlight in der Praxis?

Ein erster erfolgreicher Einsatz des Materials wurde in Zusammenarbeit mit der Chiron Group SE in einem Querträger einer Fräsmaschine realisiert. Die Ergebnisse sind beeindruckend:

  • 20 % weniger Gewicht: Erhöhte Energieeffizienz und schnellere Bewegungen.
  • Schwingungen um den Faktor 3 stärker dämpfen: Höhere Bearbeitungspräzision und längere Standzeit der Werkzeuge.
  • Erhöhte Produktivität: Schnellere Bearbeitungsprozesse führen zu höherem Durchsatz und besseren Fertigungsergebnissen.

Wie funktioniert der Werkstoff?

Der innovative Materialverbund nutzt zwei Hauptmechanismen zur Schwingungsdämpfung:

  1. Aluminiumschaum: Die offenporige Struktur absorbiert Vibrationen und reduziert mechanische Belastungen.
  2. Partikelgefüllte Hohlkugeln: Diese Hohlkugeln, die in den Schaum eingebettet sind, sorgen für eine zusätzliche Energieaufnahme und verbesserte Dämpfungseigenschaften.

Diese Kombination ermöglicht es, Werkzeugmaschinen nicht nur stabiler, sondern auch dynamischer und langlebiger zu machen.


Welche Vorteile bietet Hoverlight in der Praxis?

Ein erster erfolgreicher Einsatz des Materials wurde in Zusammenarbeit mit der Chiron Group SE in einem Querträger einer Fräsmaschine realisiert. Die Ergebnisse sind beeindruckend:

  • 20 % weniger Gewicht: Erhöhte Energieeffizienz und schnellere Bewegungen.
  • Schwingungen um den Faktor 3 stärker dämpfen: Höhere Bearbeitungspräzision und längere Standzeit der Werkzeuge.
  • Erhöhte Produktivität: Schnellere Bearbeitungsprozesse führen zu höherem Durchsatz und besseren Fertigungsergebnissen.

Wo könnte Hoverlight noch eingesetzt werden?

Die Einsatzmöglichkeiten reichen weit über den klassischen Maschinenbau hinaus:

  • Robotik: Leichte, aber steife Roboterarme ermöglichen schnellere Bewegungen und präzisere Steuerung.
  • Automobilbau: In Crashstrukturen könnten dämpfende Materialien zur Verbesserung der Sicherheit beitragen.
  • Schienenfahrzeuge: Wand- und Bodenelemente mit Hoverlight sorgen für bessere Dämpfung und reduziertes Gewicht.
  • IT-Hardware: Leichte und steife Gehäuse könnten Server- und Hochleistungsrechner stabilisieren und und unerwünschte Vibrationen minimieren.
  • Medizintechnik: Präzisionsgeräte wie MRTs oder Ultraschallmaschinen profitieren von vibrationsarmen Komponenten.

Wie geht es weiter mit Hoverlight?

Die Fraunhofer-Forscher arbeiten intensiv daran, die Herstellkosten zu senken und den Werkstoff für weitere industrielle Anwendungen nutzbar zu machen. Ein vielversprechender Ansatz ist der Ersatz der aufwendigen Hohlkugeln durch einfachere metallische Blister, wie sie aus Medikamentenverpackungen bekannt sind. Dies könnte die Produktion erheblich günstiger und effizienter machen.


Fazit

Hoverlight ist ein Meilenstein in der Materialentwicklung und bietet vielversprechende Möglichkeiten für zahlreiche Branchen. Die Kombination aus geringem Gewicht, hoher Steifigkeit und überlegener Schwingungsdämpfung macht ihn zu einer idealen Wahl für Hochleistungsanwendungen. Die Weiterentwicklung und Industrialisierung dieses innovativen Werkstoffs könnte zahlreiche Produktionsprozesse deutlich verbessern.

 

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