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Ausgewählte Ausgabe: 09-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Neue Anwendungsbereiche für Strukturbauteile

In den 90er Jahren setzte Audi mit dem ersten A8 mit der Space-Frame-Konstruktion einen Meilenstein im Bereich des Leichtbaus mit Aluminium. Partner bei der Gusslegierungsentwicklung war schon damals Rheinfelden mit der mittlerweile im Karosseriebau als Standard eingesetzten Legierung Silafont-36 (AlSi10MnMg). Silafont-36 war die erste Legierung, die den Einsatz von Aluminumdruckguss bei crashrelevanten Bauteilen ermöglichte. Solche Bauteile erfordern neben einem Mindestmaß an Festigkeit insbesondere eine zuvor in Gussstücken noch nicht gekannte hohe Duktilität.


Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung neuer Entwicklungen von Rheinfelden Alloys (Angaben für Masseln, Gussstücke sind teilweise weiter gefasst)

Tabelle 1
Chemische Zusammensetzung neuer Entwicklungen von Rheinfelden Alloys (Angaben für Masseln, Gussstücke sind teilweise weiter gefasst)

Von diesem Werkstoff ausgehend hat sich die Anwendung von Aluminium-Druckguss bei Strukturbauteilen in den letzten Jahren bei Automobilherstellern im In- und Ausland deutlich erweitert. Auf der Werkstoffseite werden derzeit zwei wesentliche Entwicklungsziele verfolgt: Weitere Fortschritte beim Leichtbau durch höherfeste Al-Werkstoffe und Legierungen, die einfach zu verarbeiten sind und einen robusten Herstellungsprozess ermöglichen. Tabelle 1 zeigt vier neue Werkstoffe, die von Rheinfelden Alloys auf diese Ziele hin entwickelt wurden und im Folgenden genauer beschrieben werden.

Castasil-37

Bildartikel zu Bild 1_IWB_Rheinfelden.pdf

Bild 1
Audi A8 Längsträger hinten aus Castasil-37 (Länge 1,4 m, Gewicht 10 kg)

Bei der Entwicklung dieser Legierung stand der Wunsch nach einem einfachen und robusten Herstellungsprozess im Vordergrund. Bei der Verwendung der Legierung Silafont-36 (AlSi10MnMg) ist eine zweistufige T7-Wärmebehandlung nötig, wenn die Anforderungen an crashrelevante Bauteile erfüllt werden sollen. Eine derartige Wärmebehandlung bedingt nicht nur einen zusätzlichen Herstellungsschritt, sondern führt bei der angestrebten dünnen Wandstärke der Bauteile (2–3 mm) zu einem Bauteilverzug, der wiederum Richtarbeiten erforderlich macht. Dadurch ist der Herstellungsprozess aufwändig und teuer. Zudem ist das Spektrum an Gießereien, die derartige, großflächige Strukturbauteile prozesssicher herstellen können, merklich eingeschränkt.
Aus diesen Gründen wurde nach einer Werkstofflösung gesucht, die ohne eine Wärmebehandlung die Anforderungen an Strukturbauteile erfüllt. Das Ergebnis, die Legierung Castasil-37 ist durch den hohen Siliziumanteil gut gießbar, wodurch großflächige, dünnwandige Bauteile in komplizierter Geometrie hergestellt werden können. Bei der Fügetechnik ist ihre gute Schweiß- und Klebeeignung von Nutzen. Bei Verwendung einer geeigneten Niet- und Matrizengeometrie werden gute Nietergebnisse im Serienbetrieb erzielt. Ihre hohe Reinheit führt zu einer guten Korrosionsbeständigkeit. Ein Anwendungsbeispiel ist der Längsträger des Audi A8, der seit einigen Jahren aus der Legierung Castasil-37 (AlSi9MnMoZr) hergestellt wird (Bild 1, Tabelle 2).
Tabelle 2 Mechanische Eigenschaften

Tabelle 2
Mechanische Eigenschaften

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Autoren

Dr.-Ing. Stuart Wiesner

Leiter Produkt- und Business Development
Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG

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