Preisgekrönte Innovation 05.06.2025, 17:30 Uhr

Ultraschall-Technologie setzt neue Maßstäbe für die Aluminiumproduktion

Wie lässt sich die Qualität von Aluminium zuverlässig sichern? Ein neu entwickeltes Ultraschallsystem entdeckt Verunreinigungen schnell und effizient – und könnte die Branche nachhaltig verändern.

Aluminium

Die Reinheit der Aluminiumschmelze ist entscheidend für die Qualität der Produkte.

Foto: PantherMedia / Aulia1

Die Bedeutung von Aluminium für nachhaltige Produktionsprozesse und Umweltschutz wächst stetig. Aufgrund seiner besonderen physikalischen Eigenschaften ist Aluminium ein zentraler Werkstoff für die Kreislaufwirtschaft. Doch die Qualität des Metalls hängt maßgeblich von der Reinheit der Aluminiumschmelze ab. Selbst kleine Verunreinigungen können die Stabilität und Lebensdauer von Bauteilen erheblich beeinträchtigen. Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) hat mit dem ultraschallbasierten System »AloX« eine Methode entwickelt, die Einschlüsse in der Schmelze schnell, präzise und kostengünstig aufspürt. Dafür erhielt das Team den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2025.

Die Bedingungen in Gießereien stellen Menschen und Maschinen vor große Herausforderungen. Hohe Temperaturen und schwer zugängliche Anlagen erfordern robuste und flexible Lösungen. Gerade bei der Arbeit mit flüssigem Aluminium ist ein verlässliches System zur Überwachung der Materialqualität unverzichtbar. Das Fraunhofer IZFP entwickelte daher für die Aluminiumindustrie ein Messsystem, das direkt im Produktionsprozess eingesetzt werden kann. Ziel war es, Verunreinigungen in der Metallschmelze zuverlässig zu erkennen und damit die Sicherheit und Qualität der Endprodukte zu gewährleisten.

Sicherheitsrisiko: Einschlüsse in der Aluminiumschmelze

Die Reinheit der Aluminiumschmelze ist entscheidend für die spätere Produktqualität. Dr. Thomas Waschkies, Chief Scientist Sensorphysik am Fraunhofer IZFP, beschreibt die Problematik so: „Die in der Schmelze vorhandenen keramischen Partikel beispielsweise verflüssigen sich erst oberhalb von 2000 Grad Celsius und bleiben als Einschlüsse im fertigen Bauteil erhalten, wenn sie nicht gezielt entfernt werden. Das kann zu Rissen und Löchern und damit, im schlimmsten Fall, zum Versagen von Bauteilen führen.“ Gemeinsam mit Andrea Mroß leitete er das Projekt, das sich genau dieser Herausforderung widmete.

Aluminium zählt nach Stahl zu den meistverwendeten Metallen weltweit. Besonders im Leichtbau leistet es einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Emissionen und zur Schonung von Ressourcen. Aluminium lässt sich mit vergleichsweise geringem Energieaufwand recyceln, was es zu einem Schlüsselmaterial für die Kreislaufwirtschaft macht. Die bestehenden Kontrollsysteme für Aluminiumschmelzen sind jedoch oft teuer, benötigen speziell geschultes Personal oder liefern Ergebnisse nur mit erheblicher Verzögerung.

Mehr zum Thema Ultraschall lesen Sie hier:
Direkt ins Gehirn: Wirkstoffabgabe durch Ultraschall und Mikroblasen
Behandlung von Alzheimer, Parkinson und Hirntumoren

Direkt ins Gehirn: Wirkstoffabgabe durch Ultraschall und Mikroblasen

Wie sich Qualität als Wettbewerbsvorteil nutzen lässt
Ultraschall zur Fehlerdetektion – Teil 1

Wie sich Qualität als Wettbewerbsvorteil nutzen lässt

Ultraschall zur Fehlerdetektion im Automobil- und Flugzeugbau

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Titan Umreifungstechnik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Technischer Einkäufer (m/w/d/) Titan Umreifungstechnik GmbH & Co. KG
Schwelm Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung Umweltplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Excelitas Deutschland GmbH-Firmenlogo
Qualitätsingenieur (w/m/d) Produktentwicklung Excelitas Deutschland GmbH
Feldkirchen Zum Job 
Heraeus Site Operations GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) für Bauprojekte Heraeus Site Operations GmbH & Co. KG
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur mit Projektverantwortung (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
SWR Südwestrundfunk Anstalt des öffentlichen Rechts-Firmenlogo
Experte / Expertin Bauwesen (w/m/d) in der Abteilung Gebäudemanagement / Verwaltung Mainz SWR Südwestrundfunk Anstalt des öffentlichen Rechts
J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Produktindustrialisierung J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH
ai6 SOLUTIONS GmbH-Firmenlogo
Entwickler Mechanik / Konstruktion (m/w/d) ai6 SOLUTIONS GmbH
Dessau-Roßlau Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Key Account Manager Sicherheit und Verteidigung (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
KLEBL GmbH-Firmenlogo
Technischer Angestellter (m/w/d) Nachhaltigkeitsmanagement im Bereich Hochbau KLEBL GmbH
Neumarkt Zum Job 
Schöpflin Stiftung-Firmenlogo
Head of Operations (m/w/d) Schöpflin Stiftung
Lörrach Zum Job 
Humboldt-Universität zu Berlin Abteilung Haushalt und Personal Referat Personalwirtschaft III C 6-Firmenlogo
Ingenieur*in Nachrichtentechnik (m/w/d) Humboldt-Universität zu Berlin Abteilung Haushalt und Personal Referat Personalwirtschaft III C 6
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Bauingenieur - Sachgebietsleitung Kreisstraßenmanagement (w/m/d) Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Braunschweig-Firmenlogo
Ingenieur/-in / Naturwissenschaftler/-in (m/w/d) für den Einsatz im Bereich Medizintechnik/-Produkte Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Braunschweig
Braunschweig Zum Job 
Aerologic GmbH-Firmenlogo
Engineer Aircraft Reliability & Maintenance Program (m/f/x) Aerologic GmbH
Schkeuditz Zum Job 
Hallesche Wasser und Stadtwirtschaft GmbH-Firmenlogo
Kalkulator Tiefbau (m/w/d) für den Bereich Wasser/Abwasser Hallesche Wasser und Stadtwirtschaft GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
Seppeler Holding & Verwaltungs GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Verfahrenstechniker / Ingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) Seppeler Holding & Verwaltungs GmbH & Co. KG
Rietberg Zum Job 
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in oder Physiker*in (d/m/w) GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Darmstadt Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) konstruktiver Ingenieurbau Die Autobahn GmbH des Bundes
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*innen (d/m/w) GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Darmstadt Zum Job 

Ultraschall: Innovation für die Qualitätskontrolle

Vor diesem Hintergrund entwickelte das Fraunhofer IZFP das mobile Ultraschallsystem »AloX«. Die Funktionsweise lässt sich mit einem bekannten Alltagsgerät vergleichen: „Das System funktioniert analog zu einem Parksensor im Auto: Das in die Schmelze eingetauchte System sendet Signale, die von einem Reflektor zurückgeworfen werden. Schwimmen Partikel vorbei, also Verunreinigungen, entstehen Störsignale“, erläutert Andrea Mroß. So kann die Qualität der Aluminiumschmelze direkt vor Ort überwacht werden.

Die Entwicklung des Systems stellte das Team vor technische Herausforderungen: Die extremen Bedingungen in Gießereien, wie hohe Temperaturen und die aggressive Aluminiumschmelze, erforderten innovative Lösungen. Die Messeinheit des Prototyps verfügt deshalb über spezielle Ultraschallwellenleiter aus Titan, eine integrierte Kühlung und eine eigens entwickelte Software mit patentiertem Auswertealgorithmus.

Aluminiumproduktion der Zukunft mit AloX 2.0

Das Fraunhofer-Team arbeitet aktuell an einer weiterentwickelten Version des Systems, genannt »AloX 2.0«. Andrea Mroß: „Von den Ultraschallsensoren über die Auswertungssoftware und Elektronik bis zur Mechanik des Gehäuses: AloX ist ein Gesamtpaket aus einer Hand.“ Die nächste Etappe ist die breite Anwendung in der industriellen Aluminiumproduktion. Darüber hinaus könnte das System künftig auch zur Kontrolle anderer Metallschmelzen oder sogar in der Lebensmittel- und Klebstoffproduktion eingesetzt werden.

Seit 1978 vergibt die Fraunhofer-Gesellschaft jährlich Auszeichnungen für herausragende wissenschaftliche Leistungen, die praxisnahe Lösungen bieten. Im Jahr 2025 wurden drei Teams mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis geehrt. Die Auszeichnung unterstreicht die Bedeutung von Innovationen wie »AloX«, die nicht nur die Aluminiumindustrie, sondern auch andere Branchen nachhaltig beeinflussen könnten.

Ein Beitrag von:

  • Anke Benstem

    Anke Benstem ist freie Journalistin, Buchautorin und Texterin. Sie gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Klima und Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.