Nízké hladiny na Rýnu, Dunaji a Labi značně zatěžují vnitrozemskou plavbu a mají tím výraznější dopady na hospodářský vývoj, čím déle trvají. Další prohlubování plavebních drah je kvůli svým ekologickým dopadům sporné, návrat těžkých přeprav na silnice není u mnoha zboží možný a zejména by to dále zatěžovalo silně zatížené mosty a úseky silnic vyžadující opravy. Udržitelné je začít u konstrukce lodí: Snížená hmotnost znamená menší ponor a tím možnost přepravovat zboží i tehdy, když jiné lodě hrozí uvíznutím na dně.
Například by mohly lodní stěny a paluby ve sandwichové konstrukci umožnit výrazné úspory hmotnosti, které by při nízké vodě zvýšily nosnost o až 30 procent vůči čisté hmotnosti lodi – nebo by při stejné nosnosti snesly nižší hladiny.
Sandwichová konstrukce s lehkým jádrem z hliníkového pěnového jádra
V takové sandwichové konstrukci je hliníková pěna umístěna mezi dvě tenké ocelové nebo hliníkové desky. Hliníková pěna je ultralehký kovový strukturální materiál s hustotou výrazně pod jedním gramem na kubický centimetr. Základní princip výroby hliníkové pěny je podobný jako při šlehání těsta na koláč:
K hliníkovému prášku se přidává prášek s činidlem (např. titanhydrid), který při zahřátí uvolňuje plyn, většinou vodík. Vznikající plynové bubliny se rozprostírají v tekutém hliníku a nafukují ho do pěnovité struktury. Během procesu pěnění se hliníková pěna spojuje s kovovými krycími plechy v kovovém spojení. Pro kompozitní výrobu není potřeba žádné lepidlo – velká výhoda při pozdějším recyklování. Následně se pěna ochladí a ztuhne, takže porézní struktura zůstává trvale zachována.
Výsledkem je materiál s mnoha uzavřenými póry, který je velmi lehký. Na Fraunhofer IWU se vyvíjejí konstrukce s hliníkovou pěnou například pro obráběcí stroje nebo skříně trakčních baterií v elektromobilech.
Dr. Jörg Hohlfeld, vedoucí skupiny kovové pěny na Fraunhofer IWU, zdůrazňuje, že takové sendviče jsou také ideální pro lodní vnější pláště a lodní konstrukce:
»Při přibližně 30 procentech nižší hmotnosti oproti běžné lodní oceli se nijak neliší od dosavadních ocelových plechů v tuhosti.«
Lehký a tuhostní hliníkový pěnový jádro má za úkol udržovat plechy ve stálé vzdálenosti a tím zachovat ohybovou tuhost sendviče. Vnější plechy přebírají zatěžující síly a odvádějí je. Z hlediska výroby nevidí výzkumníci žádné neřešitelné překážky: rovnoměrné rozložení pórové struktury v pěnovém jádru je nyní také dobře zvládnutelné u velkoobjemových dílů, reprodukovatelné vlastnosti mohou být zajištěny. Sendviče lze předem vyrábět ve větších rozměrech (např. 2,0 m x 1,5 m) a spojovat je běžnými svářecími metodami (např. MAG) do velkých celků.
O něco vyšší náklady na materiál a proces při výrobě sendvičů ve srovnání s konvenčními ocelovými plechy by měly být v lodním stavitelství více než vyváženy ekonomickými a ekologickými výhodami – neboť období s nízkými srážkami a nízkými hladinami se v posledních letech výrazně zvýšila.
Kontakt:
