Im schwäbischen Aalen will Ingenieur Ralf Bux den Herstellungsprozess von Pkw-Alurädern in eine neue Ära führen. Der Umweltentlastungseffekt ist enorm: Der Energiebedarf verringert sich um die Hälfte, der an Rohmaterial um ein Viertel. Dadurch ergeben sich auch finanzielle Vorteile. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat das neue, „Turbu-Druck-Gießen“ genannte Verfahren gefördert, das dem Gründer des mittelständischen Unternehmens Entec-Stracon im März den Deutschen Innovationspreis 2025 eingebracht hat. Bereits 2026 sollen Räder in Serie gehen.
„Turbu-Druck“ macht Leichtmetallräder leichter, stabiler und fester
Der Ansatz von Bux nennt sich „Turbulenzarmes-druckbeaufschlagtes-Gießen“. Es hat angeblich viele Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Niederdruckgießen. „Die Leichtmetallräder für Pkw sind deutlich leichter, stabiler und fester als bisher“, sagt Erfinder Bux über das Produkt. „Dadurch können Räder flexibel und individuell gestaltet werden.“ Ein Verkaufsargument, denn auf ein filigranes Design wird beim Autokauf zuweilen besonders geachtet. Stärker fallen jedoch die Umweltentlastungen ins Gewicht: „Durch das Verfahren reduziert sich der Energieverbrauch um die Hälfte“, so Bux. In einer energieintensiven Branche wie der Räderherstellung habe das erhebliche Einsparungen zur Folge. Der Ingenieur: „Mit unserer Herstellung benötigen wir pro Rad 57 Kilowattstunden statt wie üblich 114.“ Pro Jahr können mit nur einer Gießmaschine mehr als 150 000 Räder hergestellt werden. „Die Einsparung beträgt damit pro Jahr rund neun Gigawattstunden Strom“, so Bux. Das entspräche ihm zufolge einem Energiebedarf von mehr als 2200 Vier-Personen-Haushalten.
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Zugleich verringert sich nach den Worten des Entwicklers im entsprechenden Maße der Treibhausgas-Ausstoß. Und: Seine Firma Entec-Stracon verzichtet beim Prozess auf klimaschädliche Energieträger wie Gas. Im Zuge des Klimawandels und der immer schärferen Grenzwerte im Pkw-Bereich ist die Branche angehalten, entstehende Emissionen stetig weiter zu verringern. Mehr noch: „Marktanalysen zeigen, dass Automobil-Leichtmetallräder zunehmend beliebter werden. Ein Grund sind die durch Leichtbau reduzierten Energiekosten“, so DBU-Fachreferent Dr. Michael Schwake. Bei immer größeren Pkw und schweren Batterien in der Elektromobilität zahle es sich aus, wenn einzelne Bauteile leichter werden. Schwake weiter: „Insgesamt können mit diesem Vorhaben viele relevante Potenziale erschlossen werden.“
Neue Ära für Radherstellungsprozess – Einsatz von 100 % Recyclingmaterial
Mit 25 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der Radentwicklung erklärt Bux: „Beim Turbu-Druck-Gießen schießt die Aluminium-Legierung innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde unter hohem Druck seitwärts in die Form.“ Der Vorteil: „Das Material hat aufgrund der hohen Geschwindigkeit und der extrem niedrigen Werkzeugtemperatur nach der Erstarrung deutlich kleinere Korngrößen und deshalb eine höhere Festigkeit und Dehnung“, so Bux, der zuvor zehn Jahre als Entwicklungs-Ingenieur bei Mercedes gearbeitet hat. Beim herkömmlichen Niederdruckgießen fließt die geschmolzene Aluminium-Legierung von der Mitte aus in die Form und verteilt sich mithilfe der Schwerkraft. Nach dem Abkühlen folgt ein Zerspanungsprozess, das heißt überschüssiges Material wird abgetrennt und es fallen Späne an – minderwertiges Sekundärmaterial. Bux: „Beim Turbu-Druck-Gießen sind durch das konturnahe Gießen dünnwandige Querschnitte möglich bei minimalem Nachbearbeitungsaufwand.“ Eine aufwendige mechanische Bearbeitung wie bei herkömmlichen Rädern entfalle dadurch. Sekundärmaterial entsteht laut Bux allenfalls durch Anguss und Überläufe, doch das sei höherwertig. „Deshalb kann es beim nächsten Guss wieder eingesetzt werden“, so der Erfinder. Der Prozess kann nach seinen Worten mit 100 % Recyclingmaterial umgesetzt werden, was mit Blick auf Ressourceneffizienz einen deutlichen Mehrwert bietet.
Qualitätskontrolle und Echtzeitüberwachung revolutioniert
Bux hat zugleich die Qualitätskontrolle revolutioniert: Vor dem Guss und nach dem Erkalten wird die Metalllegierung genau gewogen, eine Sensorik prüft das Rad nach dem Abschrecken auf Porosität. „Durch hunderte Sensoren werden alle prozessrelevanten Parameter in allen Bereichen in Echtzeit erfasst und zentral dokumentiert.“ Neben diesen tausenden Parametern wird das neue Verfahren permanent überwacht und gesteuert – anders als beim Niederdruckguss. „Diese ganzheitliche Qualitätskontrolle bereits beim Gießen ist ein enormer Vorteil beim Turbu-Druck-Gießen“, so DBU-Fachreferent Schwake. Wenn sich die Qualität während des Prozesses verschlechtere, könne gezielt gegengesteuert werden. Schwake: „So entsteht erst gar kein Ausschuss und Energie- und Ressourcenverbrauch verringern sich zusätzlich.“
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Mercedes und BMW setzen auf „Turbu-Druck“
Bei allen Gießversuchen wurden Leichtmetallräder in unterschiedlichen Ausführungen erzeugt und auf den Prüfständen im direkten Vergleich zum Straßeneinsatz getestet. Nun gibt es zeitnah erste Fahrzeuge von namhaften Automobilherstellern wie BMW und Mercedes, die mit dieser Technologie produzierten Leichtmetallrädern ausgestattet werden. Laut Bux sagen Fahrzeughersteller, dass langfristig das Niederdruckgießen komplett durch das Turbu-Druck-Gießen ersetzt werden soll.
