Aluminium hat sein Leistungslimit noch längst nicht erreicht

Innovative Verfahren, wie etwa Flow Forming, steigern das Leistungspotential des traditionellen Leichtbauwerkstoffs Aluminium weiter. Dies zeigte die Messe „Aluminium 2002“ Ende September in Essen mit 550 Ausstellern und 12 000 Fachbesuchern.

Christian Wellner, Geschäftsführer des Gesamtverbandes der Aluminiumindustrie (GDA) bleibt trotz der aktuellen energiepolitischen Diskussionen ein Branchen-Optimist: „Für die nächsten Jahre erwarten wir ein kontinuierliches Verbrauchswachstum“. Dass dieser Optimismus begründet ist, belegten die Hightech-Exponate auf den Essener Messeständen.
Vor allem im Verkehrssektor, wo Aluminiumkomponenten aufgrund ihres niedrigen Gewichts zur Einsparung von Kraftstoff und damit zur Minderung von CO2-Emissionen beitragen, ist der Anreiz zum Einsatz von Aluminium sehr hoch. Allerdings scheinen die Hersteller Verbundkonstruktionen häufig den Vorzug vor „reinrassigen“ Werkstofflösungen geben. Besonders anschaulich zeigte sich dies an der Rohkarosserie des neuen CL-Coupés von Mercedes am Stand der Gesellschaft für Schweißtechnik International (GSI). Dieses Fahrzeug präsentierte sich innen wie außen als „bunte Mischung“ aus Aluminium, Magnesium, Stahl und Kunststoff. Jede Komponente wurde hierbei aus dem Werkstoff produziert, dessen spezifisches Eigenschaftsprofil den jeweiligen Anforderungen am besten entsprach.
Hier sind innovative Fertigungsverfahren gefragt: „Mit dem Flow-Forming-Verfahren erzeugen wir aus Gussrohlingen extrem dünnwandige Aluminiumräder“, so Thomas Wagner, Leiter Zerspanungstechnik/Umformtechnik bei Alutec Belte AG in Delbrück. Der gegossene Rohling wird hierbei nach der Erwärmung auf Umformtemperatur mit Hilfe von so genannten Drückwalzen auf einer Matrize ausgewalzt. Durch die hohe Verdichtung im Bereich des Felgenbetts und eine nachfolgende Wärmebehandlung werden sehr hohe mechanische Kennwerte bei äußerst geringen Wanddicken erzielt. Aufgrund der schonenden Abschreckung in einem Polymer tritt kaum Verzug auf, so dass die verdichteten Flächen – mit Ausnahme von Reifensitz- und Dichtfläche – nicht mehr bearbeitet werden müssen.
Im Motor selber wiederum müssen Pleuel den Kolben ständig beschleunigen bzw. verzögern und sind daher größten dynamischen Belastungen ausgesetzt. Bei konventionellen PKW-Motoren verwendet man hierfür bisher Stahlschmiedeteile, obwohl ihr hohes Gewicht Laufruhe und Dynamik des Antriebs beeinträchtigt. „Unsere Tochtergesellschaft Peak stellt durch Sprühkompaktieren einen Werkstoff her, der Eigenschaften auf Stahl-Niveau bietet, jedoch bei einem Drittel des Gewichts“ sagte Monika Kocks, Leiterin Kommunikation der Erbslöh Aluminium AG in Velbert. Bei diesem pulvermetallurgischen Prozess wird eine hochlegierte Schmelze fein versprüht und erstarrt sehr schnell. Das Material besitzt daher ein extrem feinkörniges, homogenes Gefüge.
„Geschäumtes Aluminium ist extrem leicht, absorbiert im Crashfall hohe Energiebeträge und dämpft Schall sowie elektrische Streustrahlung“ ergänzt Dr. Eric Wolfsgruber, Product Manager der Firma Alulight International in Ranshofen (Österreich). Das Unternehmen liefert solche Schäume in Sandwichausführung – mit ein- oder beidseitiger Blechauflage – als Paneele oder auch als Formteile mit komplexer Geometrie. Dabei sind Dichten bis herab zu nur 300 kg/m3 möglich. Anwendung finden diese Produkte nicht nur im Kfz-Bereich, sondern z.B. auch im Bauwesen, denn diese Paneele sind nicht brennbar.
Zwar nimmt der Kfz-Sektor beim Aluminiumeinsatz schon allein wegen der hohen Stückzahlen eine Vorrangstellung ein, doch setzt man auch in anderen Bereichen zunehmend auf das Leichtmetall. Beispiel Schiffbau: Seefahrzeuge, die leichter sind und weniger Eigengewicht schleppen, haben ein besseres Nutzlastverhältnis und weniger Treibstoffverbrauch. Für die großen Bauteile braucht man allerdings hochproduktive Schweißverfahren: „Beim Rührreibschweißen kommen weder Gase noch Schweißzusatzwerkstoffe noch Flammen oder Laser zum Einsatz. Es ist umweltfreundlich und effizient“, erläuterte Rolf Larsson, Technical Manager Friction Stir & Resistance Welding bei Esab AB in Laxå (Schweden).
Bei diesem Verfahren wird ein sich drehender, stumpfer Stift mit einem Durchmesser von einigen mm in die Naht zwischen zwei aneinander gelegte Alu-Teile gedrückt und dann entlang der Naht bewegt. Das durch die Reibungshitze teigig gewordene Aluminium wird durch die Drehung verquirlt und fehlerfrei verschweißt. Oberhalb des Stifts ist das Werkzeug tellerförmig verbreitert, um die Naht wieder zu glätten. Mit dem Verfahren werden bis zu 16 m lange Segmente für Aluminiumschiffe verschweißt.
Trotz der technisch wie wirtschaftlich guten Zukunftsperspektiven sieht sich die Branche zu einem politisch verursachten Hindernislauf gezwungen, der vor allem die Metallversorgung betrifft. Obwohl der Einsatz von Aluminium im Verkehrssektor zu Netto-Energieeinsparungen führt, werde die Erzeugung durch staatliche Eingriffe massiv beeinträchtigt. „Die Energiesteuerpläne der Bundesregierung bedeuten nicht kalkulierbare Risiken“, warnt GDA-Geschäftsführer Christian Wellner. Wenn nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz die Kosten für die Erzeugung „alternativer Energien“ auf alle Stromverbraucher umgelegt würden, käme auf die Primäraluminiumhütten eine zusätzliche Belastung zu, die bis 2006 auf 20 000 ¿ für jeden Arbeitsplatz ansteigen werde. Dies sei im internationalen Wettbewerb nicht zu verkraften.
Derzeit jedoch regiert noch Zuversicht: So wurden 75 % der Ausstellungshallen am letzten Messetag bereits für die Aluminium 2004 vom 22. bis zum 24. September in Essen gebucht, hebt man beim Veranstalter Reed Exhibitions Deutschland hervor.
KLAUS VOLLRATH/KIP