Green-AL-Light - Nachhaltiger und kosteneffizienter Aluminiumleichtbau für Mobilitätsanwendungen

Abstract

Sicherheitsrelevante Strukturbauteile aus Aluminiumknetlegierungen sind heute ein wesentlicher Bestandteil moderner automobiler Leichtbaukonzepte. Wegen der hohen Anforderungen kommen dort überwiegend hochfeste 6xxx-Knetlegierungen aus Primärmaterial zum Einsatz. Bei der Fahrzeugverwertung landen diese hochwertigen Materialien zusammen mit weiteren Aluminiumlegierungen in der Schredderschwerfraktion und werden im Schmelzofen solange mit Primärmaterial verdünnt, bis die Analyse auf eine Aluminiumgusslegierung passt, die meist deutlich geringere Materialanforderungen erfüllen muss. Hochwertige Ausgangslegierungen werden somit in niederwertigere überführt, die für sicherheitsrelevante Anwendungen nicht mehr geeignet sind. Das durchgeführte Vorhaben zielte darauf ab, dieses Downcycling zukünftig zu vermeiden und den Leichtbau bei sicherheitsrelevanten Aluminiumstrukturbauteilen im Automobil klimafreundlicher, ressourcenschonender und wirtschaftlich attraktiver zu machen. Im Projekt wurde gezeigt, dass Aluminiumknetlegierungen mittels LIBS-basierter Sortiertechnologie aus komplexen Mischschrotten, wie sie u. a. nach dem Schreddern von Altfahrzeugen vorliegen, sortenrein aussortiert und durch geeignete metallurgische Prozessführung zu neuen hochwertigen Knetlegierungen weiterverarbeitet werden können. Geschmiedete Demonstratorbauteile (Lenker und Rad) erfüllten wesentliche mechanische Eigenschaften. Allerdings muss mit einer erhöhten Konzentration unerwünschter Begleitelemente in den Legierungen gerechnet werden, deren komplexe Wechselwirkungen einen hohen Prüfaufwand erfordern. Als zentrale Herausforderung wurde die Einstellung des Fe- und Cu-Gehalts sowie des Mg/Si-Verhältnisses zur Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit identifiziert. Zudem wurde eine digitale Lösung zur Abbildung der gesamten Material- und Prozesskette entwickelt, die die Analyse und Optimierung mit einer automatisierten CO2-Emissionsberechnung verknüpft.