فوم آلومینیوم (فلز متخلخل بر پایه آلومینیوم و آلیاژهای آن) بیش از نیم قرن است که شناخته شده است، اما هنوز توزیع و کاربرد نسبتاً کمی دارد. دلیل اصلی این امر، تکرارپذیری پایین ساختار و خواص مواد در تولید فوم‌های آلومینیومی بود. توسعه فناوری فوم آلومینیوم، غلبه بر برخی از این مشکلات را ممکن ساخته است. فرآیندهای مختلفی برای تولید فوم‌های فلزی توسعه یافته و بررسی شده‌اند.

در ابتدا، مخترعان چنین موادی از مواد متخلخل طبیعی مانند چوب، استخوان، مرجان، سنگ پا و برخی دیگر از مواد معدنی متخلخل الهام گرفته بودند. ویژگی مشترک این مواد، ترکیبی از استحکام بالا، وزن مخصوص کم و جذب انرژی خوب است. امروزه، تولیدکنندگان فوم‌های آلومینیومی می‌توانند فلزاتی با خواص مشابه را نسبتاً به راحتی تولید کنند. طیف کاربردهای فوم‌های آلومینیومی اکنون بسیار گسترده‌تر شده و ده‌ها کاربرد مختلف دارد.

یک ماده همه کاره با طراحی و کاربردهای معماری تقریباً نامحدود. علاوه بر ظاهر منحصر به فردش، دارای خواص جذب صدا است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به جذب صدا و زیبایی دارند، ایده‌آل می‌کند. از این ماده برای نما، روکش دیوار، کاشی‌های سقفی یا سقف‌های کاذب، رستوران‌ها، بارها، دفاتر، ساختمان‌های آپارتمانی، غرفه‌های نمایشگاهی، کفپوش‌های موزاییکی، تابلوها، وسایل روشنایی، غرفه‌های نمایشگاهی و هر کاربردی که تصور کنید، استفاده می‌شود.

فوم آلومینیوم پنل‌های محکم و در عین حال سبکی ایجاد می‌کند. از نظر ظاهری شبیه به یک اسفنج فلزی است، اما از نظر بصری چشمگیر و مدرن است. برای معماری، فوم آلومینیوم در پنل‌هایی با چگالی‌های مختلف و با ضخامت‌هایی از ۱۲.۷ میلی‌متر تا ۴۳.۲ میلی‌متر (سفارشی، در صورت نیاز به مقادیر مشخص) تولید می‌شود. نسخه‌های استاندارد کوچک، متوسط ​​و بزرگ هستند.

سطح هر پنل یا به شکل طبیعی جامد خود همانطور که تولید شده باقی می‌ماند، یا تحت آماده‌سازی‌های سطحی قرار می‌گیرد که ظاهرهای بسیار متفاوتی را ارائه می‌دهد. ظاهرها از یک سطح جامد "درخشنده" تا یک ظاهر "کف آب" شفاف، حتی طرح‌های سفارشی. دو طرف هر پنل، که به عنوان "بالا و/یا پایین" شناخته می‌شوند، بسیار متفاوت از یکدیگر به نظر می‌رسند.

تولید فوم آلومینیومی

فرآیندهای مختلفی برای تولید فوم‌های آلومینیومی وجود دارد.

در یک مورد، فوم فلزی از فلز مذاب به روش‌های مختلفی به دست می‌آید. با سرد و سخت شدن آلومینیوم، فوم فلزی تثبیت می‌شود. از جریان‌های گاز یا عوامل دمنده برای تشکیل فوم استفاده می‌شود. عامل دمنده تحت شرایط خاصی تجزیه می‌شود و منجر به انتشار گاز می‌شود. گاهی اوقات از افزودنی‌های ویژه برای تثبیت حباب‌های گاز استفاده می‌شود تا فوم قبل از پخت از هم نپاشد. این فرآیند را می‌توان برای تولید ورق‌های فوم آلومینیومی، محصولاتی با اشکال ساده و ساندویچ‌های فوم آلومینیومی استفاده کرد. چنین محصولاتی دارای فوم فلزی به عنوان هسته هستند که از دو طرف با لایه‌ای از آلومینیوم جامد پوشانده شده است.

روش دیگر ریخته‌گری با پرکننده است. به عنوان مثال، دانه‌های نمک می‌توانند به عنوان پرکننده عمل کنند که سپس از ماتریس آلومینیوم شسته می‌شوند و منافذ به جای ذرات نمک ظاهر می‌شوند. فوم پلی اورتان با پوشش مقاوم در برابر دما نیز به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود که در طول عملیات حرارتی می‌سوزد.

یکی دیگر از فرآیندهای تولید فوم آلومینیومی، استفاده از گوی‌های توخالی سرامیکی یا فلزی است که در ماتریس فلزی قرار می‌گیرند.

در قالب‌گیری تزریقی، می‌توان از گرانول‌های پلیمری برای ایجاد منافذ استفاده کرد. به دلیل زمان بسیار کوتاه فرآیند، این گرانول‌ها تحت تأثیر دمای بالا تجزیه نمی‌شوند. آن‌ها یا به عنوان پرکننده در ماتریس فلزی باقی می‌مانند یا با عملیات حرارتی طولانی مدت حذف می‌شوند. در حالت دوم، یک فوم آلومینیومی با منافذ باز به دست می‌آید.

تولید فوم‌های فلزی هنوز یک جهت دارد، متالورژی پودر. ابتدا مخلوطی از پودر آلومینیوم با افزودنی‌های ویژه تولید می‌شود. هنگامی که چنین مخلوطی گرم می‌شود، فرآیندهای فوم و پخت رخ می‌دهد که پس از خنک شدن، انواع بیشتری از فوم آلومینیومی را ایجاد می‌کند.

مدرن‌ترین روش برای به دست آوردن فلزات متخلخل، فناوری افزایشی است. با تولید افزایشی، شکل و ساختار سه‌بعدی قطعه را می‌توان با دقت بسیار بالایی کنترل کرد. با این حال، این فرآیند هنوز بسیار پرهزینه است و فقط برای تعداد محدودی از فلزات قابل استفاده است.

خواص و کاربردها

فوم آلومینیومی با منافذ بسته، تخلخلی بین ۸۰ تا ۹۸ درصد دارد. استحکام آن به طور قابل توجهی از استحکام یک فلز جامد با وزن مشابه بیشتر است. استفاده از چنین موادی پتانسیل بالایی دارد، به خصوص برای وسایل حمل و نقل در صنعت خودرو، صنعت هوافضا و کشتی سازی. کاهش وزن منجر به صرفه جویی در سوخت می شود یا امکان افزایش وزن بار قابل حمل را فراهم می کند.

ساختار متخلخل فوم آلومینیوم، انرژی ضربه را جذب می‌کند. این خاصیت می‌تواند در حین حمل و نقل برای محافظت در برابر برخورد، به عنوان زره و محافظ انفجار استفاده شود. فوم فلزی صدا را خفه می‌کند. بنابراین، پنل‌های فوم آلومینیومی می‌توانند به عنوان دیوارهای جذب صدا در امتداد خیابان‌ها و راه‌آهن استفاده شوند. عایق صوتی سینماها و سالن‌های کنسرت نیز می‌تواند مؤثر باشد. به دلیل وزن کم و سطح زیبای آن، فوم آلومینیوم برای طراحی داخلی و خارجی استفاده می‌شود.