hirdetés
hirdetés

Új anyagok a láthatáron

A kompozit fémhabok a helyüket keresik az iparban

A Műegyetem kutatócsoportja egy igazán fiatal anyaggal kísérletezik. A kompozit fémhabok nemcsak egyedülállóak, hanem egyelőre izgalmas új területet jelentenek a fém alapanyagok világában: tulajdonságaikról, megmunkálhatóságukról, illetve felhasználásukról még rengeteg további információra van szükség, mielőtt elterjedten alkalmazhatókká válnak az iparban. Orbulov Imre Norbert, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Anyagtudomány és -technológia Tanszék egyetemi tanára, az MTA-BME Lendület Kompozit Fémhabok Kutatócsoport vezetője osztott meg információkat az eddigi eredményekről és a felhasználási lehetőségekről.

hirdetés

A mindennapokban használt fém alapanyagaink több száz éves múltra tekintenek vissza. A jól ismert és széles körben alkalmazott matériák tulajdonságai, megmunkálhatósága és tartóssága köztudott számunkra, és a fejlesztéseknek köszönhetően egyre fejlettebb, különleges körülmények között is használható anyagokkal dolgozhatunk. Az anyagtulajdonságokat pedig nemcsak a felhasználás, hanem a kívánatos megmunkálhatóság is befolyásolja. Az újonnan fejlesztett ipari alapanyagok esetén is hasonló elvárásokkal találkozunk – elterjedésük épp ezért függ nagyban az elérhető tulajdonságoktól, illetve a megmunkálhatóságtól.

Kompozitok: az ipari alapanyagok új generációja

Definíció szerint a kompozitok olyan műszaki alapanyagokat jelentenek, amelyek két különböző fizikai és kémiai tulajdonságokkal bíró alkotóból állnak, az alkotók között pedig egy határréteg teremt kapcsolatot. Többnyire ipari környezetben alkalmazott műanyagokra, szálerősített polimerekre gondolunk, azonban a kompozitok rendkívül sokfélék lehetnek. Alkothatnak kompozitokat fémek is, amelyeket sokféle anyaggal párosíthatunk.
Hasonlóan, a kompozitok tulajdonságai és felhasználási területei is szerteágazók, ennek köszönhetően számos alkalmazásban versenyeznek a hagyományos, egykomponensű fémekkel. Mégis, azokon a területeken, ahol nem mondhatunk le a fémek tulajdonságairól, speciális alapanyagokra, fémmátrixú kompozitokra vagy ötvözetekre van szükségünk. Egy ilyen alternatíva például a fémhab, mely szivacsszerű szerkezetével egészen új megoldást jelenthet az ipar számára.

A fémhab mint egy új lehetőség

„A fémhabokat több csoportba oszthatjuk, elsősorban két fajtájukat különböztetjük meg, ezek a nyílt cellás, illetve a zárt cellás fémhabok” – kezdi Orbulov Imre Norbert. „A zárt cellás fémhabok egy különleges osztályát nevezhetjük szintaktikus fémhaboknak is, kutatócsoportunkkal ilyen anyagokat vizsgálunk. A szintaktikus fémhabokban néhány tíz mikrontól néhány milliméterig terjedő átmérőjű kerámia vagy fém gömbhéjak találhatók – ezek biztosítják a fémhabokra jellemző porozitást” – teszi hozzá.

Ez a porózus szerkezet a második fázis (vagyis a gömbhéjak) anyagától függően eltérő fizikai tulajdonságokkal bír. Így a felhasználása is sokféle lehet, noha az iparban még igen korlátozottan alkalmazzák a fémhabokat. „Elsősorban könnyített fémszerkezeteket készítenek belőle: autóalkatrészeket például. Azonban az előállítás költségei miatt a sorozatgyártásban még nem terjedt el” – egészíti ki Orbulov Imre Norbert, és hozzáteszi: „Ahhoz, hogy szélesebb körben is alkalmazzák ezeket az anyagokat, olcsóbbá kellene tennünk őket, mivel a tömegtermelésben ma még elsődleges szempont az ár. Ezért olcsóbb, mégis állandó tulajdonságokkal bíró töltőanyagokat keresünk, kísérletezünk például perlittel és oxidkerámiákkal. Ezek jelentősen költséghatékonyabb megoldást jelenthetnek a jövőben.”

Orbulov Imre Norbert, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Anyagtudomány és -technológia Tanszék egyetemi tanára, az MTA-BME Lendület Kompozit Fémhabok Kutatócsoport vezetője
Orbulov Imre Norbert, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Anyagtudomány és -technológia Tanszék egyetemi tanára, az MTA-BME Lendület Kompozit Fémhabok Kutatócsoport vezetője

A megmunkálhatóságot illetően szintén további kutatásokra van szükség: „A fémhabok néhány évtizedes múltra tekintenek vissza, az alaposabb kutatások pedig nemrég kezdődtek meg. A megmunkálásukkal kapcsolatban általános tapasztalat, hogy intenzíven koptatják a szerszámokat – elsősorban a kerámia gömbhéjak –, így forgácsolásuk nem gazdaságos. Szikraforgácsolással szintén megmunkálhatók, de a leggyakrabban formaöntéssel hozzák a kívánt alakra ezeket az anyagokat” – magyarázza Orbulov Imre Norbert. „Elsősorban az autógyártók számára jelenthetnek áttörést a fémhabok, ugyanakkor a jelenlegi költséges előállítás és a körülményes megmunkálhatóság akadályozza az elterjedést – mondja Orbulov Imre Norbert az alkalmazhatósággal kapcsolatban. – Emellett a hadiipar, a védelmi technika, továbbá az építőipar használ fémhabokat. Azonban napjainkban még elsősorban kutatócsoportok dolgoznak ezekkel az anyagokkal, keresve az optimális megmunkálási lehetőségeket, az anyagi tulajdonságok stabilizálásának módját, illetve a gyártási költségek csökkentésének mikéntjét.” Ahhoz pedig, hogy a fémhabok ne csak az egyetemi és kutatóintézeti laboratóriumokban legyenek elterjedt vizsgálati alapanyagok, az ipari szereplőknek is be kell kapcsolódniuk az alkalmazási lehetőségek keresésébe. Erre pedig már akadnak példák néhány iparágban. Az pedig, hogy mit hozunk még ki ezekből az új, sokoldalú, nagy teherbírású, mégis könnyű anyagokból a jövőben, már csak a mérnöki leleményességen múlik.

További információ az MTA-BME Lendület Kompozit Fémhabok Kutatócsoport, valamint a BME-ATT weboldalán olvasható.

Cikkünk eredetileg a GyártásTrend márciusi lapszámában jelent meg.

Kun Zsuzsanna
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés