Livelli bassi del fiume Reno, Danubio ed Elba mettono a dura prova la navigazione interna e hanno effetti sempre più evidenti sullo sviluppo economico, più a lungo persistono. L'approfondimento dei fondali è controverso a causa dei suoi impatti ecologici, un ritorno dei trasporti pesanti su strada non è possibile per molte merci e aggraverebbe in particolare i ponti sovraccaricati e i tratti stradali bisognosi di riparazione. È più sostenibile intervenire nella progettazione delle navi: un peso ridotto significa meno pescaggio e quindi la possibilità di trasportare merci anche quando altre navi rischiano di incagliarsi.
Ad esempio, le pareti e i ponti delle navi potrebbero consentire significativi risparmi di peso grazie alla costruzione a sandwich, aumentando la capacità di carico rispetto al peso netto della nave fino al 30% in caso di basso livello dell'acqua - oppure tollerando livelli più bassi con lo stesso carico.
Costruzione a sandwich con nucleo leggero in schiuma di alluminio
In una tale costruzione a sandwich, la schiuma di alluminio viene posizionata tra due sottili lastre di acciaio o alluminio. La schiuma di alluminio è un materiale strutturale metallico ultraleggero con una densità ben al di sotto di un grammo per centimetro cubo. Il principio di base della produzione di schiuma di alluminio è simile a quello della lievitazione di un impasto per dolci:
A una polvere di alluminio viene aggiunto un agente espandente (ad es. idruro di titanio) che rilascia gas quando riscaldato, di solito idrogeno. Le bolle di gas si distribuiscono nell'alluminio liquido e lo espandono in una struttura schiumosa. Durante il processo di schiumatura, la schiuma di alluminio si unisce alle lamiere metalliche in un legame metallico. Per la produzione composita non è necessario alcun adesivo - un grande vantaggio per il successivo riciclaggio. Successivamente, la schiuma viene raffreddata e solidificata, in modo che la struttura porosa rimanga permanentemente intatta.
Il risultato è un materiale con molte porosità incorporate, che è molto leggero. Presso il Fraunhofer IWU vengono sviluppate costruzioni con schiuma di alluminio, ad esempio per macchine utensili o involucri di batterie di trazione in auto elettriche.
Il Dr. Jörg Hohlfeld, responsabile del gruppo Schiuma Metallica presso il Fraunhofer IWU, sottolinea che tali sandwich sono anche perfettamente adatti per scafi e sovrastrutture delle navi:
«Con circa il 30% di peso ridotto rispetto all'acciaio navale convenzionale, non hanno nulla da invidiare alle lamiere d'acciaio esistenti in termini di rigidità.»
Il nucleo in schiuma di alluminio leggero e rigido ha il compito di mantenere le lamiere a distanza costante e quindi mantenere la rigidità a flessione del sandwich. Le lamiere esterne assorbono i carichi applicati e li distribuiscono. Dal punto di vista della produzione, i ricercatori non vedono ostacoli insormontabili: la distribuzione uniforme della struttura porosa nel nucleo di schiuma è ora ben controllabile anche per componenti di grande volume, e possono essere garantite proprietà riproducibili. I sandwich possono essere prefabbricati in dimensioni maggiori (ad es. 2,0 m x 1,5 m) e uniti in grandi gruppi tramite tecniche di saldatura comuni (ad es. MAG).
Un costo di materiale e di processo leggermente più elevato nella produzione dei sandwich rispetto alle lamiere d'acciaio convenzionali dovrebbe essere più che compensato nel settore navale dai vantaggi economici ed ecologici - poiché i periodi di scarsa piovosità e bassi livelli d'acqua sono aumentati notevolmente negli ultimi anni.
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