Nachhaltiger Leichtbau: Umweltwirkung von Metallschaumkomponenten aus Aluminium  

Leicht, robust und nachhaltig, Metallschaum im Umweltcheck 

Leichtbaumaterialien spielen eine Schlüsselrolle, wenn es darum geht, Ressourcen effizienter zu nutzen und CO₂-Emissionen in der Industrie zu senken. Doch wie nachhaltig sind diese Materialien wirklich? Am Fraunhofer IWU wurde diese Frage anhand einer vergleichenden Ökobilanz (Life Cycle Assessment, kurz: LCA) von sogenannten Metallschaum-Sandwiches untersucht. Diese Materialien kommen etwa in Werkzeugschlitten von Werkzeugmaschinen zum Einsatz und verbinden mechanische Stabilität mit geringem Gewicht. 

Was ist Metallschaum – und warum ist er so interessant? 

Metallschaum ist ein metallisches Leichtbaumaterial mit einer schwammartigen, porösen Struktur. Diese entsteht durch das gezielte Einbringen von Gasblasen in eine Aluminiumschmelze. Das Resultat ist ein Material, das deutlich leichter als massives Metall ist und zugleich eine hohe mechanische Belastbarkeit bietet. Metallschaum ist dadurch besonders interessant für Anwendungen, bei denen Gewichtseinsparung und mechanische Stabilität kombiniert werden müssen – zum Beispiel in der Fahrzeugtechnik, im Maschinenbau oder in der Architektur. 

Am Fraunhofer IWU wird Metallschaum direkt vor Ort produziert – das ermöglicht nicht nur eine besonders praxisnahe Forschung, sondern auch fundierte Datenerhebung für Ökobilanzen. 

Zwei Materialpfade im Vergleich: Primäraluminium vs. Recyclingaluminium 

Die zentrale Fragestellung der Studie lautete: Wie verändert sich die Umweltbilanz von Metallschaum-Sandwiches, wenn statt Primäraluminium industriell recyceltes Aluminium eingesetzt wird? 

Dazu wurden zwei Produktvarianten untersucht: 

1. Eine Variante auf Basis von Primäraluminiumpulver, das energieintensiv aus dem Aluminiumerz  Bauxit gewonnen wird. 

2. Eine Variante mit Aluminiumspänen aus Produktionsabfällen, die zu Pulver gemahlen und anschließend weiterverarbeitet werden. 

Beide Produktpfade wurden nach dem Prinzip „Cradle-to-Gate“ bilanziert – also vom Rohstoff bis zum fertigen Halbfabrikat.  

Recycling reduziert Umweltwirkungen signifikant 

Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen: Der Einsatz von sekundärem Aluminium reduziert die durchschnittlichen Umweltwirkungen um 20,9 % über alle betrachteten Wirkungskategorien hinweg. So verursacht die Variante mit recyceltem Material etwa 13 % weniger CO₂-Emissionen. 

Auch in weiteren Kategorien wie Versauerung, Feinstaubbildung oder Energieverbrauch zeigt sich das Recyclingmaterial als umweltfreundlichere Alternative. Dabei bleibt die mechanische Leistungsfähigkeit des Metallschaums erhalten – ein wichtiges Argument für die industrielle Anwendung. 

Prozesse mit Verbesserungspotenzial 

Neben dem Material selbst wurden auch die Umweltwirkungen einzelner Produktionsschritte analysiert. Dabei zeigten sich insbesondere das Schäumen und die Extrusion als besonders energieintensive Prozesse. Hier können etwa durch den Einsatz von erneuerbaren Energien oder effizienteren Maschinen weitere Optimierungen erfolgen. Auch die Nutzung von Schnittresten aus dem Wasserstrahlschneiden bietet Potenzial zur Kreislaufschließung. 

IWU als Partner für nachhaltige Produktion 

Die Studie macht deutlich: Nachhaltigkeit beginnt bei der Materialwahl – wird aber erst durch ganzheitliche Betrachtung und prozessorientierte Optimierung wirklich wirksam. 

Das Fraunhofer IWU bringt dafür Expertise aus Produktionstechnik, Werkstoffentwicklung und Umweltbewertung zusammen. Ob für Ökobilanzen (LCA), oder Prozessanalysen: 
Wir unterstützen Industriepartner und Forschungseinrichtungen auf dem Weg zur nachhaltigen Fertigung. Kontaktieren Sie uns gerne unter blog_zukunftsfabrik@iwu.fraunhofer.de.

Titelbild/ Header: © Fraunhofer IWU