Formel 1 Werkstoff für Volumenfahrzeuge

Wenn Vettel, Rosberg und Co ihre Formel 1 Flitzer über die Rennstrecken bewegen, zählt jedes Gramm Gewicht. Leichtbau ist bei der Konstruktion der Boliden erste Ingenieurspflicht. Angesichts der modernen High-Tech Materialien wie Carbon oder Titan, die für den Bau der Rennwagen verwendet werden, verwundert es doch, dass ein traditioneller Werkstoff wie Aluminium immer noch die Hauptrolle im Wettbewerb der Formel 1 Werkstoffe spielt. Rund zwei Drittel eines Formel 1 Rennfahrzeugs, der in der Saison 2014 einschließlich Fahrer exakt 691 Kilogramm wiegen darf, besteht aus Aluminium. So werden Bauteile aus Aluminium für strukturell hoch belastende Aufgaben verwendet, um unterschiedliche Fluide (Öl, Wasser) zu führen. Zudem werden große Mengen an Aluminium für den Antriebsstrang seitens des Motorenlieferanten verwendet (Kurbelgehäuse, Zylinderkopf etc.).

Leichtbau mit Aluminium liegt aber nicht nur im Rennsport im Trend, im „normalen“ Automobilbau nimmt der Stellenwert des Werkstoffs immer weiter zu. Aluminium ist bereits heute das wichtigste Leichtbaumaterial im Automotive-Sektor und wird immer stärker in Volumenfahrzeugen eingesetzt – sei es für Motoren, im Karosseriebereich, bei Strukturbauteilen oder im Fahrwerk. Der durchschnittliche Aluminiumanteil pro Auto wächst stetig. Vor 60 Jahren wurden durchschnittlich 19 Kilogramm Aluminium pro Fahrzeug verbaut, zwischen 1990 und 2013 hat sich der Anteil an Aluminium pro Automobil von 50 kg auf 140 kg nahezu verdreifacht. Bis 2020 steigt diese Menge auf 160 bis 180 Kilogramm, wenn auch Klein- und Mittelklassewagen dem Trend der Oberklasse in Bezug auf den Einsatz von Aluminium folgen.

So wird denn auch auf der ALUMINIUM 2014, der weltweit größten Branchenmesse, vom 7. bis 9. Oktober in Düsseldorf der Einsatz von Aluminium im Automobilbau eines der zentralen Themen vieler Aussteller sein.

Steigenden Nachfrage aus der Aluminiumindustrie

Große Aluminiumkonzerne bauen zurzeit ihre Kapazitäten zur Produktion von Karosserieblechen aus, um der steigenden Nachfrage aus der Aluminiumindustrie gerecht zu werden. So investiert Novelis (Halle 11, Stand E20) rund 62 Millionen Euro am Standort Nachterstedt, um eine zusätzliche Fertigungslinie für Aluminiumbleche zu bauen. Diese Erweiterung schafft insgesamt bis zu 120 neue Arbeitsplätze und erhöht die Produktionskapazität von Aluminiumblech für die Automobilindustrie in Europa auf gut 350.000 Tonnen. Zudem baut Novelis auch die Aluminiumblech-Produktion im Werk Oswego, USA, aus und investiert dort 88 Millionen Euro. Auch Hydro Aluminium (Halle 9, Stand C30) investiert 130 Millionen Euro in den Bau einer neuen Produktionsstätte für sein großes Walzwerk in Grevenbroich. Die neue Produktionslinie wird die Jahreskapazität für Fahrzeugkarosserieblech aus Aluminium von 50.000 auf 200.000 Tonnen steigern.

Constellium (Halle 11, Stand E15) baut seine europäische Karosserieblech-Produktion ebenfalls aus. Bis 2016 will das Unternehmen bis zu 200 Millionen Euro in den Ausbau der Aluminiumblech-Produktion in den Werken in Singen und Neuf-Brisach (Frankreich) investieren. Constellium verfügt bereits über ein breites Portfolio an Aluminiumblechwerkstoffen für Karosserieanwendungen in der Automobilindustrie und erfüllt damit die hohen Anforderungen bezüglich Oberflächenqualität, Festigkeit, Crash-Eignung und Umformbarkeit von Aluminiumbändern für Bauteile wie Motorhauben, Türen, Dächer und Struktur-Teilen. So hat das Unternehmen zu Beginn jüngst neue hochfeste Aluminium-Legierungen zur Fertigung von Crash-Management-Systemen(CMS) für Fahrzeugfront und -heck entwickelt. Die neue Technologie ermöglicht laut Constellium die Produktion von Aluminium-CMS, die 15 Prozent leichter und 10 Prozent fester sind als die derzeit marktgängigen Systeme.

Nutzfahrzeuge sind für rund ein Viertel der Emissionen im Straßenverkehr verantwortlich. Grund genug für die Leiber Group (Halle 12, Stand G30), Emmingen, auch hier einen Beitrag zur Reduzierung des CO2 Ausstoßes zu leisten. In einem konkreten Beispiel wird auf der Messe demonstriert, wie durch Einsatz innovativer Entwicklungswerkzeuge und leistungsfähiger Aluminium-Knetwerkstoffe das Gewicht eines Eisengussteils durch Substitution mit einem Aluminium Schmiedeteil um 50 Prozent reduziert werden kann.

Elektrofahrzeuge setzten auf leichte und doch belastbare Alu-Elemente

ILS Speth (Halle 10, Stand A40) aus Wuppertal, ein Unternehmen der EMKA-Gruppe, ist Spezialist für die Fertigung hochstabiler Aluminiumteile für diverse Sportwagen-Hersteller. Auf der ALUMINIUM zeigt das Unternehmen seine Lösungen für die Automobilindustrie und weitere anspruchsvolle Branchen. Ein Highlight aus der Aluminium-Fertigung sind besonders belastbare Dämpferrohre, die in den neuesten Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen. Zur Herstellung der Dämpferrohre werden Aluminiumschmiedeteile durch Reibschweißen mit Aluminiumrohren verbunden. Der Aussteller bietet eine Vielzahl spezialisierter Produktionsschritte aus einer Hand und hat sich auf diese Weise zu einem Experten für komplexe Komponenten entwickelt.

Das Interesse der Automobilindustrie an leichten und höher belastbaren Gesenkschmiedestücken aus Aluminium nimmt weiter zu. Geschmiedete Aluminiumbauteile punkten mit ihren überlegenen mechanischen Eigenschaften. Stranggepresste Rundstangen, die als Vormaterial für Aluminium-Gesenkschmiedeteile eingesetzt werden, setzen eine hohe metallurgische Kompetenz voraus. Das schweizerische Strangpresswerk Aluminium Laufen AG (Halle 11, Stand H01) gehört zu den qualifizierten Lieferanten.

Mit den elektrokeramischen Beschichtungen (kurz ECC aus dem englischen Electro Ceramic Coatings) für Komponenten in Motoren und Antriebsstrang bietet Henkel (Halle 13, Stand M20), Düsseldorf, eine Technologie, die der Automobil- und ihrer Zuliefererindustrie gleich eine Handvoll Vorteile bietet. Die Schichten verfügen neben einem hervorragenden Korrosionsschutz auch niedrige Reibwerte, exzellente Verschleißbeständigkeit und zeigen einen positiven Einfluss auf das Emissionsverhalten von Verbrennungsmotoren. Auch der Produktionsprozess selbst lässt sich deutlich beschleunigen. Verglichen mit konventionellen Hartanodisierungsprozessen, die zwischen 20 und 30 Minuten erfordern, bedeutet der Einsatz von ECC eine bis zu zehnfache Beschleunigung des Beschichtungsvorgangs.

Als Premiumhersteller von Aluminium-Walzprodukten für die verschiedensten Markte und Anwendungen verfügt die österreischiche AMAG (Halle 11, Stand E25), über eine breitgefächerte Kompetenz. Die erfolgreiche Qualifizierung der AMAG Automobil-Außenhautqualität (EN AW-6016) bei AUDI ist nicht zuletzt ein Resultat daraus. Das Anforderungsprofil der Automobilhersteller an eine Außenhautqualität enthält eine Vielzahl von Kriterien, die im Rahmen eines umfangreichen Werkstofffreigabeprozesses detailliert getestet und evaluiert werden. Im Automobil-Leichtbau müssen Werkstoffe ein sehr komplexes Anforderungsprofil erfüllen.

Aluminium findet Einzug in klassische Stahl-Bereiche

Innovative Verfahren erlauben es, Aluminium auch in Bereichen einzusetzen, die bisher von hochfesten Stählen dominiert werden. Ein Anwendungsbereich ist zum Beispiel die B-Säule bei PKWs. Diese wird insbesondere beim Seitencrash hoch belastet. Der Einsatz von 7000er-Legierungen ermöglicht hier hochfeste und gleichzeitig gewichtsoptimierte Lösungen. 7000er-Legierungen sind jedoch besonders anfällig für interkristalline Korrosion, die das Material und die Festigkeit erheblich schwächen. Gemeinsam mit Zulieferern und OEMs hat Holder Oberflächentechnik (Halle 13, Stand J33), Kirchheim/Teck, ein spezielles Eloxal-Verfahren für Aluminium entwickelt, das interkristalline Korrosion zuverlässig verhindert und zusätzlich KTL-beschichtete Oberflächen vor Unterwanderung und somit Lackablösung schützen. Erprobungen für den Serieneinsatz laufen bereits. Das von Holder entwickelte Verfahren Novatec 7000 kann ab Oktober 2014 im industriellen vollautomatisierten Verfahren eingesetzt werden.

Über die ALUMINIUM 2014

Auf der ALUMINIUM 2014, der weltweit größten Branchenveranstaltung der Aluminiumindustrie, treffen sich vom 7. bis 9. Oktober Aluminiumhersteller, Verarbeiter, Anbieter von Technologien und Ausrüstungen für die Produktion, Weiterverarbeitung und Veredelung. Mit Unterstützung des GDA Gesamtverband der Aluminiumindustrie und der EAA European Aluminium Association zeigt die Messe alle zwei Jahre das volle Leistungsspektrum der Branche: Von der Produktion des Werkstoffs über die Verarbeitung bis zum Endprodukt. Zuletzt zählte die Messe 907 Aussteller und 21.508 Besucher. Zur ALUMINIUM 2014 werden mehr als 950 Aussteller aus 50 Nationen erwartet.