Kovová pena

Kovová pena "(hovorovo penokov, v pripade hliníku penohliník)" je bunková štruktúra pozostávajúca z pevného kovu (často z hliníka) s pórmi naplnenými plynom. Póry tvoria veľkú časť objemu materiálu. Póry peny môžu byť utesnené (pena s uzavretými bunkami) alebo vzájomne prepojené (pena s otvorenými bunkami). Charakteristickou vlastnosťou kovových pien je vysoká pórovitosť: obyčajne iba 5 – 25 % objemu predstavuje základný kov. Pevnosť materiálu je postavená na priestorovej tuhosti bunkovej štruktúry.
Otvorené bunky.
Kovová pena s otvorenými bunkami, nazývaná tiež kovová špongia, sa môže použiť napr. vo výmenníkoch tepla, pri absorpcii energie, difúzii toku a optike.
Výroba.
Pena s otvorenými bunkami sa vyrába zlievárenskou alebo práškovou metalurgiou. Pri práškovej metóde sa vkladajú vymedzovacie jadrá, ktoré vytvoria póry a kanály. Pri odlievaní sa pena odlieva na jadro z polyuretánovej peny s otvorenými bunkami.
Uzavreté bunky.
Kovová pena s uzavretými bunkami bola prvýkrát vymyslená v roku 1926 Alexandre De Mellerom, vo francúzskom patente, kde sa navrhovalo napenenie ľahkých kovov, či už vstrekovaním inertného plynu alebo nadúvadlom. Dva patenty na výrobu kov podobného špongii boli vydané američanovi Benjaminovi Sosnikovi v rokoch 1948 a 1951, ktorý aplikoval ortuťové pary na napenenie tekutého hliníka. Peny s uzavretými bunkami si zachovávajú požiarnu odolnosť a plávajú na vode.
Výroba.
Peny s uzavretými bunkami sa bežne vyrábajú vstrekovaním plynu alebo vmiešaním penotvorného činidla do roztaveného kovu. Za normálnych okolností bubliny v roztavenom kove rýchlo rastú a v kvapaline s vysokou hustotou rýchlo stúpajú na povrch. Tento pohyb je možné spomaliť zvýšením viskozity roztaveného kovu, napr. pridaním keramických práškov, alebo legovacích prvkov za vzniku stabilizujúcich častíc v tavenine.
Kovové taveniny sa napeňujú jedným z troch spôsobov:
Kompozitná pena.
Kompozitná kovová pena (CMF - angl. "Composite metal foam") je vyrobená z dutých guľôčok jedného kovu v pevnej matrici druhého, napríklad duté oceľové guličky v hliníkovej matrici, ktorá vykazuje 5 až 6-krát väčší pomer pevnosti a hustoty a viac ako 7-krát väčšiu absorpciu energie ako iné kovové peny.
Stochastické a pravidelné štruktúry.
Stochastické.
Pena sa považuje za stochastickú, keď je rozloženie pórovitosti náhodné. Väčšina pien je stochastická kvôli spôsobu napeňovania.
Pravidelné.
Priame tvarovanie je technológia, ktorá spravidla vytvára otvorené póry. Kovové peny je možné vyrábať aj aditívnymi procesmi, ako je napríklad 3D tlač.
Výroba na Slovensku.
Na Slovensku technológie pre priemyselnú sériovú výrobu rôznych dielov z hliníkovej peny vyvinuli vedci pod vedením Františka Simančíka z Ústavu materiálov a mechaniky strojov SAV. Tieto technológie sú chránené svetovými patentmi.
Postup výroby je nasledovný: 
Polotovar pre speňovanie je vyrábaný metódou práškovej metalurgie. Do hliníkového prášku sa primieša speňovadlo, následne sa tieto prášky za studena izostaticky skompaktujú a za tepla pretlačia do obdĺžnikových tyčí; napr. 5 x 20 mm.
Do formy tvaru sa vloží odhadované množstvo polotovaru. Forma sa ohreje na požadovanú teplotu pri ktorej sa polotovar napení a vyplní objem formy. Nadbytočné množstvo sa vytlačí cez výtokové otvory. Polotovar sa môže nahriať aj mimo formy v komore a následne odstreknúť do formy.
Hustota penového hliníka je 0,4 – 0,8 kg/dm3. Cena takto vyrobenej súčiastky je cca 10 Euro/dm3.