Werkstoffe 21.05.2004, 18:30 Uhr

Neues Gusseisen wiegt Leichtbaudefizite auf

VDI nachrichten, Schaffhausen, 21. 5. 04 -In Pkw-Fahrwerken machen leichte Gusseisen-Bauteile solchen aus Aluminium Konkurrenz. Das aus Sphäroguss entwickelte neue Gusseisen-Material „Sibodur“, wie es die Georg Fischer Fahrzeugtechnik AG bezeichnet, hat eine wesentlich höhere Dehngrenze, Schwingfestigkeit und Zähigkeit. Je nach Bauteilgeometrie lässt sich damit das Gewicht um 5 % bis 10 % vermindern. Mehrkosten entstünden in der Regel nicht, heißt es, da Sibodur schlankere Bauteilformen und somit weniger Materialeinsatz ermöglicht.

Leichtmetall“ suggeriert allein schon durch das Wort niedrigeres Gewicht und wird vom Marketing als modern und progressiv dargestellt. Außerdem spricht die wesentlich geringere Dichte von Aluminium (2,7 g/cm3) und Magnesium (1,7 g/cm3) im Vergleich zu den Gusseisen-Werkstoffen (7,2 g/cm3 bis 7,3 g/cm3) eine deutliche Sprache. „Auf die Idee, dass modernes Gusseisen wie Sphäroguss auch Leichtbau bedeutet, kommen Viele leider erst beim zweiten Nachdenken“, konstatiert Dr. sc. techn. ETH Werner Menk, Leiter der Werkstoffentwicklung bei der Georg Fischer Fahrzeugtechnik AG in Schaffhausen.
Aber, die Dichte ist nicht das einzige Kriterium, sondern nur eines unter vielen, erklärte Menk gegenüber den VDI nachrichten. Mit anderen Werkstoffeigenschaften kann Sphäroguss punkten, wie etwa Schwingfestigkeit, Dehngrenze, Bruchdehnung oder E-Modul, die sind deutlich besser als bei Al-Gusswerkstoffen. Da viele Fahrwerksteile unter extrem hoher Beanspruchung stehen, müssen sie in Aluminium ausgeführt, größer und massiver dimensioniert sein, als in Gusseisen. „Gleiche Eigenschaften erfordern mehr Material und führen so zu höheren Kosten und eventuell zu Packageproblemen“, erklärte Menk.
Mit einem neuen Gusseisen wollten die Materialspezialisten leichter bauen als vormals und die Vorteile des Werkstoffs gegenüber Aluminium herausstellen. Es gelang: Das neue Gusseisen heißt „Sibodur“ und ist ein aus herkömmlichem Sphäroguss entwickelter Werkstoff. „Sibodur verfügt über noch bessere Eigenschaften bei Dehnung, Zugfestigkeit und Schwingfestigkeit als Sphäroguss, und bei gleichem E-Modul“, so Menk. Abgeleitet wurde der Name Sibodur von den Zuschlägen Silizium und Bor sowie dem Wort Durability (engl. für Haltbarkeit).
Sibodur 460-16 ist aus dem Sphäroguss GJS 400-15 hervorgegangen und hat mit 320 MPa statt 250 MPa eine im Vergleich wesentlich höhere garantierte Dehngrenze. Seine Vorteile im Vergleich zu GJS 400-15 sind zirka 25 % mehr Schwingfestigkeit und eine höhere Zähigkeit. Damit sind je nach Bauteilgeometrie Gewichtsreduzierungen von 5 % bis 10 % möglich. Außerdem wird im Werk von Georg Fischer Fahrzeugtechnik beim Gießen der Bauteile ein homogeneres Gefüge erreicht – ohne „Ausreißer“. Damit können für Sibodur höhere Dehnungswerte garantiert werden.
Zwar ist Sibodur etwas schwieriger zu gießen, da der höhere Siliziumgehalt die Viskosität der Schmelze erhöhe, so Menk. „Wir haben den Gießprozess aber technisch im Griff, wenn auch mit etwas höherem Aufwand“, erklärte er. Mehrkosten für den Kunden würden in der Regel aber nicht entstehen, da die besseren Werkstoffeigenschaften schlankere Bauteilgeometrien und somit weniger Materialeinsatz erforderten.
Sibodur ist seit kurzem in Serie, als Schwenklager bei einem französischen und einem amerikanischen Fahrzeug und als Querlenker bei zwei deutschen Herstellern. Menk bezeichnet „die Reaktionen im Markt als enorm positiv, wir haben bereits eine Reihe neuer Entwicklungs- und Serienprojekte begonnen“. Die Namen der Pilotkunden wollte der Entwicklungschef nicht nennen.
Gusseisen-Experte Menk verhehlte nicht, dass Aluminium als Werkstoff für Fahrwerkskomponenten weiter auf dem Vormarsch ist. „Wir haben in einer internen Studie an etwa 50 Fahrzeugen ermittelt, dass 48 % aller Fahrwerkskomponenten aus Stahl sind, 28 % aus Sphäroguss und 22 % aus Aluminium.“ Innerhalb von zwei Jahren sei an der Vorderachse der Anteil von Stahlkomponenten zurückgegangen, von Sphäroguss gestiegen und von Aluminium etwa konstant geblieben, so Menk. An der Hinterachse habe im gleichen Zeitraum Aluminium zu Lasten von Stahl bedeutende Anteile hinzu gewonnen, die Zahl der Sphäroguss-Komponenten sei nahezu konstant geblieben. Dennoch schätzt der Werkstoffexperte die Zukunft von Gusseisen positiv ein.
„Die Automobilhersteller erkennen, dass ein Aluminium-lastiges Fahrwerk nicht immer die technisch und wirtschaftlich optimale Lösung ist und besinnen sich wieder mehr auf Komponenten aus Gusseisen. Wenn jedoch Aluminium die richtige Lösung ist, kann unser Unternehmen aufgrund seiner breiten Ausrichtung auf Eisen- und Leichtmetallguss-Werkstoffe in allen gängigen Fertigungsverfahren selbstverständlich auch dies bieten“, erklärte Menk.
Was ist von anderen metallischen Werkstoffen zu erwarten, beispielsweise Magnesium. Für Menk dürften sie auf Jahre hinaus nicht für Fahrwerksteile in Frage kommen. Im Blick behalte Georg Fischer Fahrzeugtechnik dagegen den Kunststoff. Mit einem Partner habe man einen Kunststoff-Querlenker entwickelt und in Versuchsfahrzeugen erfolgreich eingesetzt. Allerdings, so Menk, stand den niedrigen Kosten noch eine inakzeptable Sprödigkeit des Querlenkers durch die massive Glasfaserverstärkung gegenüber.
JÜRGEN GORONCY/WOP

Von Jürgen Goroncy/Wolfgang Pester

Stellenangebote im Bereich Kunststofftechnik

Murrelektronik GmbH-Firmenlogo
Murrelektronik GmbH Senior Konstrukteur (m/w/d) Oppenweiler
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Mechanical Design Engineer (m/f) Innsbruck (Österreich)
CABKA GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CABKA GmbH & Co. KG Leiter Instandhaltung (m/w/d) Weira bei Pößneck
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
B. Braun Melsungen AG Ingenieur / Techniker (m/w/d) Bad Arolsen
Bavaria Medizin Technologie GmbH-Firmenlogo
Bavaria Medizin Technologie GmbH Projektingenieur Produktentwicklung (m/w/d) Weßling
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft-Firmenlogo
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft W2 Professur Effiziente Kunststofffertigung Aalen

Alle Kunststofftechnik Jobs

Top 5 Werkstoffe

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.