Aluminiumschaum im Automobilbau
Aluminiumschaum nimmt hervorragend Schwingungen, Stöße und Schläge auf, weshalb er vor allem für den Einsatz in steifigkeits- und crashrelevanten Bereichen prädestiniert ist. Im Automobilbau kann er richtungweisend für tragende Strukturen von Pkw und Nutzfahrzeugen werden: Er leistet eine höhere Verformungsarbeit im Vergleich zu reinen Stahlprofilen, sodass eine Beeinträchtigung des Materials erst nach einem sehr hohen Umformgrad erfolgt. Havel metal foam entwickelt daraus einbaufertige Fahrzeugkomponenten – von der Batterie-Box für Elektrofahrzeuge bis zum Unterfahrschutz für Lkw.
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Warum eignet sich Aluminiumschaum für crashrelevante Bereiche im Fahrzeug?
Aluminiumschaum absorbiert Crashenergie durch plastische Verformung: Der Werkstoff nimmt im Crashfall hohe Energiemengen auf, bevor das Material beeinträchtigt wird. Werden Stahlprofile mit Aluminiumschaum ausgeschäumt, verbessert sich ihr Knick- und Stauchverhalten stark – bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis. Hinzu kommen eine hervorragende Vibrationsdämpfung, z. B. gegen Motorvibrationen, und die Recyclingfähigkeit des rein metallischen Werkstoffs.
Der Einsatz von Aluminiumschaum erhöht die Torsionssteifigkeit der Gesamtkarosserie um ca. 10 %.
- Hohe Energieaufnahme im Crashfall durch plastische Verformung
- Knick- und Stauchverhalten von Stahlprofilen wird stark verbessert
- Gewichtsersparnis
- Hervorragende Vibrationsdämpfung, z. B. Motorvibrationen
- Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Gesamtkarosserie um ca. 10 %
- Recyclingfähigkeit
Welche Fahrzeugkomponenten werden mit Aluminiumschaum gebaut?
Aluminiumschaum kommt als versteifendes Element im Karosseriebereich zum Einsatz – überall dort, wo Steifigkeit und Crashverhalten zusammen gefragt sind: in ausgeschäumten Stoßstangen, Knotenbereichen und Fügestellen, im Seitenaufprallschutz, in Türschwellern, in Dach-, Längs- und Querträgern sowie in Flächenelementen wie Dachspriegeln. Dazu kommen einbaufertige 3D-Formteile, etwa Crash-Absorber und Stoßdämpfer-Formteile.
Dokumentiertes Anwendungsbeispiel: der Aluminiumschaum-Crash-Absorber im Gepäcknetz eines Pkw (3D-Formteil).
- Ausgeschäumte Stoßstangen
- Knotenbereiche, Fügestellen
- Seitenaufprallschutz
- Türschweller
- Dachträger, Längsträger, Querträger
- Flächenelemente, z. B. Dachspriegel
Warum ist die Batterie-Box aus Aluminiumschaum für Elektrofahrzeuge geeignet?
Die Batterie-Box aus der Serie Havel Lite® besteht vollständig aus Aluminiumschaum-Sandwiches. Geringes Gewicht, gutes Crashverhalten, hohe Biegesteifigkeit und Möglichkeiten der Temperaturregulierung prädestinieren diese neu entwickelte Fahrzeugkomponente für die moderne Automobilherstellung. Stege in Form von Aluminiumschaum-Sandwiches zwischen den Batterien fungieren als Distanzhalter und Crash-Absorber; in den Aluminiumschaum können Profile oder Rohre integriert werden, z. B. für die Batteriekühlung. Das Gehäuse ist wasserdicht, reparaturfähig, zu 100 % recycelbar und bietet eine gute elektromagnetische Abschirmung.
Beispielelement aus Aluminiumschaum: Maße 975 mm × 536 mm × 55 mm, Materialstärke 4 mm; das Crashverhalten wird nach Standard DIN 50134 – Kompressionstest von metallischen Zellmaterialien – dargestellt.
Wie ist der Batterieschutz aus Aluminiumschaum geprüft und klassifiziert?
Energieabsorption und gutes Crash-Verhalten des Batteriegehäuses sind mit Seitencrashtest und Pollertest geprüft, der Pollertest in Simulation und im realen Versuch. Im EVERSAFE-Projekt wurde der Unterboden-Aufprall in Simulation und im realen Versuch untersucht: Ein Fahrzeug mit einer Masse von 943 kg fährt mit 40 km/h über ein halbrundes Hindernis, dessen höchster Punkt höher als der niedrigste Batteriegehäusepunkt liegt; infolge des Überfahrens kommt es zur Aufprallbelastung auf das Gehäuse. Für die Anforderungen der chinesischen Norm GB 38031 (2020) und der europäischen Norm ECE 100 wurde der Aluminiumschaum weiterentwickelt; nach der Integration von Fasermatten wird der Brandschutz erhöht. Beide sind Normen, nach denen geprüft wird, und keine Zertifizierungen, über die Havel metal foam verfügt.
Havel metal foam hat interne Aufpralltests an Aluminiumschaum-Sandwichplatten durchgeführt, die speziell als Schutzlösung für Batterien entwickelt wurden – mit durchweg positiven Ergebnissen in Bezug auf Stabilität und Schutzwirkung (Maßstab: der chinesische Standard GB 38031).
- Nicht brennbar
- DIN EN 45545-2: Eingruppierung in HL3 (Materialprüfung von AAS und SAS); ein Zertifikat wurde dazu nicht beantragt.
- Keine toxischen Gase
- Der Aufbau ist rein metallisch, ohne Kunststoffe und Klebstoffe.
- Crash-Verhalten
- Energieabsorption und gutes Crash-Verhalten, geprüft mit Seitencrashtest und Pollertest, der Pollertest in Simulation und im realen Versuch.
Wie reguliert ein Aluminiumschaum-Batteriegehäuse die Batterietemperatur?
Bei Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen sind drei thermische Grenzen zu beachten: Unter 0 °C sinkt die Leistungsfähigkeit der Batterie und damit die Reichweite deutlich, über 30 °C nimmt die Alterung stark zu, über 40 °C kann es zu einer irreversiblen Schädigung kommen. In den Metallschaum lassen sich Rohre und Profile integrieren, die die guten Wärmeleiteigenschaften des Aluminiums nutzen: Die so geschaffenen Innenhohlräume dienen dem Verlegen zusätzlicher Leitungen oder dem direkten Durchfluss von Medien zur Kühlung bzw. Heizung der Batteriezellen.
Beim direkten Einschäumen des Rohrsystems in den Metallschaumkern ist eine metallurgische Bindung der Deckbleche möglich; beim nachträglichen Einfügen werden die Deckbleche mit dem Metallschaum verklebt.
Welche Fahrzeugbauteile hat Havel metal foam bisher gebaut?
Vierzehn Bauteile aus dem eigenen Anwendungskatalog zeigen, wo der Werkstoff im Fahrzeug bereits sitzt: Batterie-Schutzplatten, Bodenplatten und Deckplatten, Kühlplatten und Pack-Separatoren, ausgeschäumte Schweller, Böden für Drehleitern und Gelenkbusse, ein Rahmen für Wasserstofftanks und der hintere Unterfahrschutz. Jede Karte nennt den Aufbau, die Maße, die Masse und den Reifegrad, also ob das Teil in Serie läuft, als Prototyp gebaut wurde oder eine Studie ist. Die Spannweite reicht von der Serie mit über 3.500 Stück bis zum konstruktiven Entwurf; welcher Hersteller und welches Fahrzeug dahintersteht, steht hier nicht.
Gebaute und konstruierte Bauteile für Fahrzeuge, aus dem Anwendungskatalog von Havel metal foam.
Batterie-Schutzplatte
SerieDie Platte schützt die Batterie eines elektrisch angetriebenen Lkw beim Seitenaufprall und nimmt dabei Energie über die Verformung des Schaumkerns auf. Sie misst rund 1.000 × 700 mm bei etwa 30 kg und wird in Form geschäumt, schwerlastbeschichtet und im eigenen Haus montiert. Havel metal foam fertigt sie in einer Serie von über 3.500 Stück.
Aufbau: Aluminiumschaum-Sandwich mit 3 mm Decklagen
Batterierahmen
StudieEin Leichtbaurahmen für die Batterie, konstruktiv neu ausgelegt für die Sandwichbauweise mit Aluminium-Decklagen. Der Entwurf ersetzt den Rahmen als Schweißgruppe durch ein Bauteil aus Aluminiumschaum-Sandwich. Der Stand ist eine Studie.
Crash-Element
PrototypDas Element sitzt seitlich vor der Batterie eines elektrisch angetriebenen Lkw und nimmt die Aufprallenergie auf, bevor sie die Zellen erreicht. Es misst rund 650 × 600 mm bei etwa 12,5 kg, wird in Form geschäumt und pulverbeschichtet. Havel metal foam hat es als Prototyp gebaut.
Aufbau: Aluminiumschaum-Sandwich mit 2 mm Decklagen
Drehleiter-Boden
StudieDer Boden ersetzt eine aufwendige Schweißgruppe durch ein steifes Bauteil in einem Stück. Profile, Rohre und Versteifungen sind in das Sandwich integriert, die Oberfläche ist rutschhemmend ausgeführt. Er misst 1.500 × 800 mm bei geschätzt rund 55 kg; der Stand ist eine Studie.
Aufbau: Semi-AAS mit integrierten Profilen, Rohren und Versteifungen
Plattform für Gelenkbusse
Die Plattform ersetzt eine Schweißkonstruktion aus mehreren Aluminium-Strangpressprofilen durch ein einziges Bauteil, was den Zusammenbau vereinfacht. Sie misst rund 1.600 × 1.900 mm bei geschätzt 55 kg, eine rutschhemmende Oberfläche ist möglich.
Aufbau: Aluminiumschaum-Sandwich mit Aluminium-Decklagen, in einem Stück
Batterie-Deckplatte
StudieDie Deckplatte schließt das Batteriegehäuse nach oben ab und ist leicht und wärmebeständig ausgelegt, mit Blick auf ein thermisches Durchgehen einzelner Zellen. Sie misst rund 2.200 × 1.300 mm bei geschätzt 11 kg aus etwa 7 mm reinem Aluminiumschaum. Der Stand ist eine Studie.
Aufbau: Reiner Aluminiumschaum, ca. 7 mm
Kühlplatte
PrototypDas Bauteil übernimmt drei Aufgaben zugleich: Es versteift, es wirkt als Querträger und es kühlt die Batterie über eingelegte Rohre. Es misst rund 85 × 150 × 12 mm. Havel metal foam hat es als Prototyp gebaut.
Aufbau: Aluminiumschaum-Sandwich mit integrierten Kühlrohren
Pack-Separator
Der Separator trennt die Batteriepacks voneinander, damit ein thermisches Durchgehen in einem Pack nicht unmittelbar auf das nächste übergreift. Er besteht aus reinem Aluminiumschaum, wird in Form geschäumt, ist 900 bis 300 mm lang und wiegt als Satz unter 1.500 g. Der Stand ist eine Nullserie.
Aufbau: Reiner Aluminiumschaum, in Form geschäumt
Ausgeschäumter Schweller und Heckträger
PrototypAluminium- und Stahlprofile werden mit Aluminiumschaum gefüllt, damit sie im Crashfall mehr Energie aufnehmen. Die Füllung sitzt im vorhandenen Hohlraum, die Geometrie des Profils bleibt. Havel metal foam hat Schweller und Heckträger als Prototypen gebaut.
Aufbau: Aluminium- und Stahlprofile mit Schaumfüllung
Batterie-Bodenplatte, leichter Lkw
SerieDie Zellpacks sitzen direkt auf dieser Bodenplatte, die damit zugleich Träger und Gehäuseboden ist. Sie misst rund 2.800 × 1.300 mm bei 70 kg, ist lasergeschnitten und trägt eingeschweißte Inserts. Havel metal foam fertigt sie in Kleinserie.
Aufbau: AAS 20-2-2
Batterie-Bodenplatte, leichtes Fahrzeug
Batteriepacks und Elektronik werden direkt auf der Platte montiert. Sie wird in Form geschäumt, sodass nur noch die Gewindebohrungen gesetzt werden müssen, und ist mit Blindnietmuttern und Bolzen komplettiert. Sie misst rund 1.100 × 900 mm bei etwa 15 kg.
Aufbau: Aluminiumschaum-Sandwich mit asymmetrischen Decklagen, 1,5 mm und 2,5 mm
Grundplatte für ein Spezialfahrzeug
Die Grundplatte eines elektrischen Spezialfahrzeugs entsteht aus drei verschweißten Sandwich-Segmenten; Außenkontur und Durchbrüche werden gefräst. Für Steifigkeit und Gewinde sind massive Aluminium-Inserts in den Schaum eingebettet. Sie misst rund 2.900 × 1.500 mm bei etwa 80 kg.
Aufbau: Drei verschweißte AAS-Segmente mit eingebetteten Aluminium-Inserts
Rahmen für Wasserstofftanks
Der Rahmen trägt und schützt die Wasserstofftanks eines Lkw. Seine Steifigkeit kommt aus der Schalenbauweise in Aluminiumschaum-Sandwich, ausgeführt als Schweißgruppe. Er misst rund 2.500 × 700 × 3.000 mm und wiegt etwa 500 kg einschließlich der Anbindungspunkte an das Fahrzeug.
Aufbau: AAS-Schalenstruktur, Schweißgruppe
Hinterer Unterfahrschutz für schwere Lkw
Ein Stahlprofil mit Schaumeinlage, ausgelegt für die Anforderungen der UN ECE R58/03 und flexibel an verschiedene Fahrzeugrahmen anpassbar. Das Profil selbst wiegt rund 30 kg ohne Anbaukonsole. Aufbau, Prüfung und Typgenehmigung des Serienprodukts stehen auf der Produktseite.
Aufbau: Stahlprofil mit Aluminiumschaum-Einlage
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Ohne Auftraggeber: welches Fahrzeug und welcher Hersteller hinter einem Bauteil steht, steht hier nicht. Wo keine Reifegrad-Angabe steht, nennt der Katalog keine. Maße und Massen sind Katalogangaben, keine Zeichnungsmaße.
Wie erfüllt Aluminiumschaum die neuen Anforderungen an den Lkw-Unterfahrschutz?
Das zuständige Gremium der United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) verabschiedete die Änderungsserie 03 zur UNECE-Regelung Nr. 58 für Unterfahrschutzeinrichtungen: Ein Unterfahrschutz für Lkw muss nun nicht nur andere geometrische Eigenschaften haben als bisher, sondern auch bei einer Festigkeitsprüfung fast doppelt so starken Prüfkräften standhalten – spätestens ab September 2021 für alle in Verkehr gebrachten Fahrzeuge. Verschärft wurden die Anforderungen vor allem für schwere Nutzfahrzeuge (N2, N3, O3, O4). Das Ausschäumen entsprechender Profile mit metallurgischer Anbindung führt zu einer enormen Erhöhung von Steifigkeit und Festigkeit sowie zu höherer Energieaufnahme bei einem Aufprall; in bestehende Unterfahrschutz-Profile können die 3D-Schaumteile eingeschoben werden, wodurch diese auch die neuen Anforderungen erfüllen.
Crash und Struktur
Wie verhält sich ein ausgeschäumtes Profil im Crash?
Auch gefragt: Was bringt die Schaumfüllung im Crashfall? · Warum reißt ein gefülltes Profil später?
Ein mit Aluminiumschaum gefülltes Profil von Havel metal foam leistet eine höhere Verformungsarbeit als ein reines Stahlprofil, sodass eine Beeinträchtigung des Materials erst nach einem sehr hohen Umformgrad eintritt. Bei Stahlprofilen verbessert die Füllung zusätzlich das Knick- und Stauchverhalten deutlich. Für die Auslegung heißt das, dass Energie über einen längeren Verformungsweg abgebaut wird statt über einen Riss: Der Absorber wird auf den Lastfall gerechnet, nicht auf eine Festigkeitsgrenze.
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Wie stark steigt die Torsionssteifigkeit der Karosserie?
Auch gefragt: Um wie viel wird die Karosserie steifer? · Welchen Effekt hat der Schaum auf die Gesamtkarosserie?
Havel metal foam erreicht eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Gesamtkarosserie um ca. 10 %. Der Wert ist ein Näherungswert: An welchem Fahrzeug oder Rohbau gemessen wurde, weisen wir nicht aus, und den zugehörigen Versuchsaufbau stimmen wir im Projekt ab. Als Größenordnung für eine Vorauswahl ist der Wert brauchbar, als Nachweis für ein konkretes Fahrzeug nicht. Wer ihn dafür braucht, erhält die Messgrundlage über die Anfrage.
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Ist der Unterbodenschutz gegen Steinschlag geprüft?
Auch gefragt: Hält der Unterboden einem Aufprall stand? · Welcher Intrusionstest wurde gefahren?
Ja. Für den Unterbodenschutz hat Havel metal foam einen Intrusionstest gefahren: ein Stahlprojektil von 20 mm Durchmesser und 40 mm Länge bei 240 km/h, also 66,6 m/s, mit dem Kriterium kein Riss auf der Rückseite. Das Kriterium wurde erfüllt. Der Versuch prüft Steinschlag und Fremdkörper von der Straße und ist kein ballistischer Nachweis; als solcher darf er nicht gelesen werden. Zu Prüfstelle und Datum machen wir an dieser Stelle keine Angabe.
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Neue Anwendungsfelder
Gibt es eine Lösung für Abgas- und Schallschutz am Schalldämpfer?
Auch gefragt: Was leistet das Hitzeschild? · Wie wird die Oberflächentemperatur begrenzt?
Ja, als Entwurf. Havel metal foam arbeitet an einem Hitze- und Schallschild für den Schalldämpfer, ausgelöst durch Euro 7 und NNR3, mit dem Auslegungsziel einer Oberflächentemperatur unter 80 °C und zusätzlich einer Geräuschminderung. Die Simulation ergibt ausreichend kühle Oberflächen mit vertretbaren Hotspots und eine höhere Geräuschminderung als eine vergleichbare Lösung. Diese Ergebnisse stammen aus der Rechnung; der nächste Schritt ist die Validierung am Prototyp. Als geprüftes Bauteil ist das Schild noch nicht verfügbar.
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Wird der Werkstoff auch am Wasserstofftank eingesetzt?
Auch gefragt: Gibt es Schutzlösungen für Wasserstoffspeicher? · Was sagt die UNECE R134 dazu?
Ja. Havel metal foam hat den Schutz von Wasserstofftanks gegen Feuer, Explosion und Vibration als Anwendungsfeld, ausgelegt an den Anforderungen der UNECE R134. Wichtig ist die Einordnung: Die Norm ist hier die Auslegungsgrundlage und nicht eine erteilte Genehmigung. Eine Zulassung nach R134 behaupten wir ausdrücklich nicht; zu einer Prüfung machen wir hier keine Angabe. Der Werkstoff bringt für diesen Lastfall drei Eigenschaften zusammen, die sonst getrennt gelöst werden: Nichtbrennbarkeit, Energieabsorption und Schwingungsdämpfung.
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Reifegrad und Normen
Läuft ein Entwicklungsprojekt mit einem Fahrzeughersteller?
Auch gefragt: Wie weit ist die Anwendung am Batteriegehäuse? · Gibt es Demonstratoren im Automobilbau?
Ja. Havel metal foam führt ein kundenseitiges Explorationsprojekt auf TRL 3 bis 4, das den Rahmen eines Batteriegehäuses, einen Pfahl-Crashversuch an einem Demonstrator mit einem stranggepressten Aluminium-Seitenträger sowie zwei Lösungen zur Batteriekühlung umfasst. TRL 3 bis 4 heißt Machbarkeit im Labor und am Demonstrator, nicht Serienfreigabe. Wer beteiligt ist, wird nicht genannt; die Angaben zum Bauteil selbst stehen auf der Produktseite zum Batteriegehäuse.
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Welche Rolle spielen die Batterienormen GB 38031 und ECE 100?
Auch gefragt: Ist der Werkstoff nach GB 38031 zertifiziert? · Welche Normen gelten für Traktionsbatterien?
Es sind Normen, an denen laufende Projekte von Havel metal foam arbeiten, und keine Zertifizierungen des Werkstoffs. GB 38031 ist der chinesische Standard für Traktionsbatterien, 2025 aktualisiert, und enthält mechanische wie thermische Lastfälle; die ECE 100 ist das europäische Gegenstück. Ein Werkstoff wird nach keiner der beiden zertifiziert, geprüft wird immer das Batteriesystem. Was Aluminiumschaum dafür beiträgt, sind Energieabsorption im Lastfall und ein rein metallischer, nicht brennbarer Aufbau.
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- Markeninhalte
Fertigt Havel metal foam Fahrzeugteile in Serie oder nur als Muster?
Auch gefragt: Laufen Aluminiumschaum-Bauteile im Fahrzeug in Serie? · Wie viele Stück fertigt Havel metal foam von einem Fahrzeugteil?
In Serie. Die Batterie-Schutzplatte gegen Seitenaufprall läuft bei Havel metal foam in einer Serie von über 3.500 Stück: Aluminiumschaum-Sandwich mit 3 mm Decklagen, rund 1.000 × 700 mm, etwa 30 kg, in Form geschäumt, beschichtet und im eigenen Haus montiert. Daneben stehen eine Batterie-Bodenplatte in Kleinserie, Zellentrenner in Nullserie sowie Crash-Element, Kühlplatte und ausgeschäumte Schweller als Prototypen. Für eine Anfrage ist die Unterscheidung die eigentliche Auskunft: Ein Bauteil in Serie ist ein gelöstes Fertigungsproblem, ein Prototyp eine belegte Machbarkeit, ein Entwurf eine Rechnung.
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