Nachhaltigkeit und die Schonung von Ressourcen gewinnen insbesondere auch im Automobilbau zunehmend an Bedeutung. Ansatzpunkte hierfür sind in erster Linie die CO2-Emissionen und der Kraftstoffverbrauch. Beides lässt sich durch unterschiedliche Maßnahmen senken. Neben einer optimierten Aerodynamik, vermindertem Rollwiderstand und innovativer Motorentechnologie ist auch eine Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung. Daher liegt die Verwendung von besonders leichtem Material nahe. Eine wichtige Rolle spielt dabei Aluminium, das gegenüber Stahl mit einer Gewichtseinsparung von 30 bis 50 % punkten kann. Die Leichtigkeit resultiert aus der geringen Materialdichte von etwa 2,7 g/cm3 – verglichen mit 7,8 g/cm3 bei regulärem Stahl.
Untersuchungen belegen die massiven Einsparpotenziale einer Leichtbauweise: So lässt sich pro 100 kg reduziertes Gewicht der CO2-Ausstoß um durchschnittlich 10 g/km senken. Noch deutlicher wird der ökologische Vorteil in folgendem Beispiel: Würden bei einem Pkw mit 1800 kg nur 5 % des Gewichts reduziert, ließen sich – über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gerechnet – rund 2 t an CO2-Emissionen einsparen. Davon profitiert nicht nur die Umwelt: Auch lässt sich durch die Gewichtsverminderung der Kraftstoffverbrauch senken, was den Geldbeutel der Autofahrer schont.
Leichtbaulegierungen mit hoher Festigkeit und Formbarkeit
Die vermehrte Verwendung von Aluminium im Automobilbau birgt aber auch Herausforderungen in sich: So müssen geeignete Leichtbaulegierungen entwickelt werden, die mit bestehenden, auf der Verwendung von Stahl basierenden Produktionsprozessen kompatibel sind. Dies vermeidet hohe Kosten für die Umrüstung vorhandener Fertigungskapazitäten, was den Automobilherstellern zugutekommt. Idealerweise sollten die Aluminiumlegierungen eine besondere Dünne, hohe Festigkeit und Formbarkeit aufweisen. Das ermöglicht eine maximale Leichtigkeit des Materials, hinreichende Kollisionssicherheit und ein ansprechendes Design in der Automobilkonstruktion. Entsprechend dieser Anforderungen hat die Aluminiumindustrie in den vergangenen Jahren großes Engagement in die Forschung und Entwicklung neuer, leistungsfähiger Legierungen gesteckt.
Aber auch die Stahlbranche schläft nicht: Durch die Entwicklung unterschiedlicher festerer Stähle in der neueren Vergangenheit erfüllt dieser gängige Werkstoff viele verschiedene Anforderungen der Automobilindustrie. Dennoch bieten Aluminiumlegierungen im Wettbewerb zu Stahl entscheidende Vorteile wie noch mehr Leichtigkeit bei gleicher Stabilität und Festigkeit. Der Aluminiumspezialist Constellium beispielsweise bietet eine Reihe leistungsfähiger Aluminiumlegierungen, die passgenau die Anforderungen der Automobilindustrie adressieren. Dazu zählt etwa die Produktfamilie Ultralex, eine Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung der 7000er-Reihe, die eine Gewichtsreduzierung um 15 % gegenüber ultrahochfestem Stahl ermöglicht.
Weiterer Vorteil: hohe Verbindungsfähigkeit von Aluminiumteilen
Ultrahochfeste Aluminiumlegierungen bieten neben Gewichtseinsparungen noch weitere Vorteile: Wird Aluminium bei stark beanspruchten Komponenten wie der B-Säulenverstärkung oder dem Fahrzeugdach eingesetzt, lassen sich die einzelnen Fahrzeugteile besser miteinander verbinden. Bauteile aus einer 7000er-Legierung können wesentlich einfacher in eine Aluminiumstruktur integriert werden als solche aus ultrahochfestem Stahl.
Wird die Festigkeit einer Aluminiumlegierung erhöht, leidet darunter häufig die Korrosionsbeständigkeit – ein ursprünglich großer Vorteil von Aluminium gegenüber Stahl. Sind 6000er-Legierungen mit einem hohen Magnesium- und Siliziumanteil besonders widerstandsfähig gegen verschiedene Arten von Korrosion, ist die Anfälligkeit von 7000er-Legierungen mit einem hohen Kupfer-, Zink- und Magnesiumgehalt gegenüber Oxidation entsprechend höher. Um die hohe Qualität von Produkten aus ultrahochfesten Legierungen zu gewährleisten, arbeiten die großen Aluminiumhersteller – darunter auch Constellium – mit Hochdruck daran, die Korrosionsresistenz dieser Materialien weiter zu verbessern. Dadurch wird die Beständigkeit der Aluminiumteile gegenüber oxidativer Zersetzung kontinuierlich gesteigert.
Mit Leichtigkeit, Festigkeit, Kollisionssicherheit und Korrosionsbeständigkeit punkten
Im Zuge von zunehmend nachhaltigen und ressourcenschonenden Prozessen und Produkten in der Automobilfertigung wird es immer wichtiger, das Gewicht von Fahrzeugteilen zu senken. Dies reduziert sowohl die CO2-Emissionen als auch den Kraftstoffverbrauch. Um dieses Ziel zu erreichen, sind ultrahochfeste Aluminiumlegierungen der Werkstoff der Wahl. Sie punkten gegenüber Stählen mit einem besonders guten Verhältnis aus Leichtigkeit, Festigkeit, Kollisionssicherheit und Korrosionsbeständigkeit. bec
Detaillierte Informationen zu Aluminiumlegierungen für den Automobilbau:
„Gefragt sind innovative Aluminiumlegierungen, die eine echte Alternative zu ultrahochfestem Stahl bilden.“
