Von Dieter Höll, Director Sales & Marketing, Automotive and Specialties, Constellium
Aluminium überzeugt durch viele Vorteile: Es hat ein geringes Gewicht, ist unempfindlich gegen Korrosion und vielseitig einsetzbar. Zudem gibt es eine Reihe von Legierungen, die unterschiedliche Eigenschaften in Festigkeit und Verformbarkeit aufweisen. So findet der Werkstoff immer mehr Verwendung – insbesondere in Branchen, in denen leichtes Material gefragt ist, wie etwa im Automobilbau. Auch feste Lebensmittelverpackungen wie Getränkedosen werden unter anderem aufgrund der guten Recycling-Fähigkeit zunehmend aus Aluminium gefertigt. Je nach Qualitätsanspruch lässt sich das Leichtmetall durch spezifische Wärmebehandlungen veredeln und damit noch flexibler einsetzen.
Das gute alte Stahlblech hat in vielen Anwendungsszenarien ausgedient. Grund: Aluminium nimmt häufig dessen Platz ein. Es ist leicht, korrosionsbeständig und lässt sich flexibel bearbeiten. Zudem steht das Leichtmetall auch in puncto Festigkeit dem Konkurrenten aus Stahl in nichts nach. Die gewichtsspezifische Festigkeit vom Aluminium ist vergleichbar oder bei Karosserieblechen sogar höher. So wird der Werkstoff zunehmend in zahlreichen metallverarbeitenden Branchen eingesetzt.
Dies gilt insbesondere für die Automobilproduktion. Denn dort sind Gewichtseinsparungen gefragt wie in kaum einem anderen Industriezweig. Je leichter die verbauten Teile sind, desto geringer ist das Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Dadurch lässt sich der Kraftstoffverbrauch deutlich senken, was Emissionen einspart, Ressourcen schont und dadurch die Umwelt entlastet. Nach Expertenschätzungen kann durch den Einsatz von Aluminium das spezifische Gewicht von Bauteilen um bis zu 40 % gegenüber Komponenten aus herkömmlichem Stahl reduziert werden. Insbesondere Karosserieteile wie Motorhauben, Heckklappen oder Kotflügel, aber auch Strukturteile wie Türschwellen, Motorträger oder Querverbindungen, werden zunehmend aus dem Leichtmetall gefertigt. Zudem lässt sich Aluminium unproblematisch mit bestehenden Anlagen verarbeiten und einfach in den Karosserieherstellungsprozess integrieren.
Auch in anderen Industriebranchen findet der Werkstoff mehr und mehr Verwendung, wie etwa bei der Verpackung von Lebensmitteln. So bestehen Getränkedosen heute bereits größtenteils aus Aluminium. Dessen Anteil wird auf rund 70 % des europäischen Markts geschätzt. Der große Vorteil des Leichtmetalls hierbei: Es korrodiert nicht und lässt sich komplett und uneingeschränkt recyceln und wiederverwerten. Hierbei werden wiederum Ressourcen geschont, was gerade im Zuge einer nachhaltigen, umweltfreundlichen Wirtschaft von großer gesellschaftlicher Bedeutung ist. Für das Recycling von Aluminium bedarf es 95 % weniger Energie als für die Erzeugung aus Rohmaterial. Zudem senkt das geringe Gewicht der Aluminiumdosen den Energieverbrauch beim Transport. Das spart Kosten ein und entlastet die Umwelt zusätzlich. Überdies hat Aluminium ästhetische Vorteile gegenüber Stahlblech.
Verschiedene Legierungen mit speziellen Eigenschaften
Aluminium ist nicht gleich Aluminium. Auf dem Markt gibt es eine Reihe verschiedener Legierungen, die sich in den Materialeigenschaften wie Umformbarkeit, Festigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit wesentlich unterscheiden.
Bei der Fertigung von Getränkedosen kommen überwiegend Aluminiumlegierungen der 3000er-Familie zum Einsatz. Diese besitzen eine hohe Festigkeit, sind gut umformbar, sehr korrosionsbeständig und daher für Getränkedosen gut geeignet.
Im Automobilbau hingegen finden zu einem großen Teil Aluminiumlegierungen der 6000er-Familie Verwendung. Sie enthalten neben reinem Aluminium zusätzlich Magnesium und Silizium, sind sehr gut schweißbar und werden vorwiegend für Karosseriebleche verwendet, da diese eine sehr hohe Oberflächenqualität ermöglichen. Zudem werden 6000er-Legierungen mit einer höheren Festigkeit auch bei der Fertigung von Strangpressprofilen, also für Kfz-Strukturteile eingesetzt. Ein zentraler Vorteil: Die Legierung ermöglicht einen guten Kompromiss zwischen Umformbarkeit im Lieferzustand und hoher Festigkeit des gefertigten Fahrzeugs.
Aluminiumlegierungen der 5000er-Familie hingegen zeichnen sich durch hohe Duktilität sowie Umformbarkeit aus und werden daher häufig für Karosserieinnenteile wie Türen, Motor-, Heckklappen und Innenbleche verwendet.
Aluminiumlegierungen der 7000er-Familie hingegen werden häufig in Anwendungsbereichen der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Hightech-Produkte aus diesen Industriezweigen sind auch im modernen Fahrzeugbau angekommen. Beispielsweise die Ultralex-Lösung von Constellium, diese wurde für spezifische Kundenanforderungen optimiert und wird für anspruchsvolle Automobilanwendungen wie hochfeste Teile, beispielsweise für B-Säulen, benutzt.
Neue Produktionslinie für Wärmebehandlung von Aluminium
Durch spezielle Wärmebehandlungen lassen sich die einzelnen Legierungen konditionieren. Dabei wird deren Festigkeit und Umformbarkeit so verändert, dass sie für weitere Anwendungen und Einsatzbereiche genutzt werden können. Die Konditionierung verschiedener Aluminiumlegierungen mittels Wärmebehandlung praktiziert auch Constellium, einer der weltweit führenden Produzenten von qualitativ hochwertigen Aluminiumprodukten und -lösungen. Dafür hat der Hersteller in seinem großen Aluminiumwalzwerk im französischen Neuf-Brisach eine neue, moderne Veredelungslinie in Betrieb genommen. Seit Oktober 2016 werden dort hochwertige Aluminiumbleche auf einer Länge von 240 Metern produziert und für die speziellen Anforderungen des Automobilbaus konditioniert. Bei einer Produktionskapazität von 160 000 Tonnen pro Jahr werden in dem Werk Wärmebehandlungen mit präziser Temperaturkontrolle und hoch effizienter Abschreckung realisiert. Zudem lassen sich mit der Anlage Oberflächen nach individuellen Kundenanforderungen veredeln.
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Aluminiumlegierungen der 5000er-Familie werden häufig für den Innenbereich von Fahrzeugen wie etwa für Türinnenteile eingesetzt
