Aluminium-Einsatz wächst, da die Autoindustrie auf Leichtbauteile umstellt

Jeder große Fortschritt in der Automobiltechnologie ging mit Durchbrüchen in der Materialwissenschaft einher. Von der frühen Dominanz von Stahl bis zur heutigen vielfältigen Materiallandschaft, die sich auf Gewichtsreduzierung konzentriert, wirken sich die Komponentenmaterialien direkt auf die Fahrzeugleistung, Sicherheit und den ökologischen Fußabdruck aus. Unter den Leichtbauoptionen hat sich Aluminium als bevorzugte Wahl für Automobilhersteller weltweit herauskristallisiert.

Stellen Sie sich ein Fahrzeug vor, das über die Autobahn rast – jede Beschleunigung, jedes Bremsen beruht auf Hunderten von präzise konstruierten Komponenten, die harmonisch zusammenarbeiten. Wie Organe in einem menschlichen Körper erfüllen diese Teile spezialisierte Funktionen und tragen gleichzeitig zum Ganzen bei. Die entscheidende Frage lautet: Welche Materialien dienen diesen Komponenten am besten, um Leistung und Zuverlässigkeit zu maximieren?

Die Auswahl von Materialien für Automobilkomponenten beinhaltet komplexe Kompromisse zwischen Leistungsmerkmalen, Produktionskosten, Herstellungsprozessen und Umweltaspekten. Die Automobilindustrie verwendet hauptsächlich Metalle, Gummi und Kunststoffe – jedes bietet deutliche Vorteile für spezifische Anwendungen.

Metalllegierungen sind aufgrund ihrer Festigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit nach wie vor unverzichtbar. Stahl, Aluminium und Kupfer spielen eine entscheidende Rolle beim Bau von Fahrgestellen, Antriebsstrangkomponenten, Federungssystemen und elektrischen Netzwerken.

• Stahl: Der traditionelle Leistungsträger
  Stahl dominiert die Automobilherstellung von Strukturrahmen bis zu Motorblöcken. Seine Vorteile sind ein hohes Festigkeits-Kosten-Verhältnis und eine hervorragende Verarbeitbarkeit. Das Gewicht von Stahl trägt jedoch zu einer geringeren Kraftstoffeffizienz bei, und die Korrosionsbeständigkeit erfordert zusätzliche Behandlungen.
• Aluminium: Der Leichtbau-Champion
  Aluminiumlegierungen wiegen nur ein Drittel so viel wie Stahl und behalten gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit für viele Anwendungen bei. Diese Gewichtsreduzierung verbessert direkt die Kraftstoffeffizienz und das Handling. Aluminium ist außerdem von Natur aus korrosionsbeständig und hochgradig recycelbar. Aktuelle Anwendungen umfassen Karosserieteile, Motorkomponenten und Räder.
• Kupfer: Der Elektrospezialist
  Die unübertroffene Leitfähigkeit von Kupfer macht es unerlässlich für Kabel, Motorwicklungen und elektrische Verbindungen. Obwohl Kupfer schwerer als Aluminium ist, ist es in elektrischen Systemen aufgrund seiner Zuverlässigkeit und einfachen Herstellung unersetzlich.

Gummimischungen absorbieren Vibrationen, dichten Komponenten ab und reduzieren Geräusche in Reifen, Dichtungen, Buchsen und Schläuchen. Obwohl nicht strukturell, wirkt sich Gummi erheblich auf die Fahrqualität und die Lebensdauer der Komponenten aus.

Kunststoffpolymere ermöglichen komplexe Formen und leichte Designs für Innen- und Außenzierteile. Moderne Fahrzeuge verwenden Kunststoffe für Armaturenbretter, Stoßstangen, Beleuchtungsgehäuse und zahlreiche andere Komponenten, bei denen Gewichtseinsparungen die Festigkeitsanforderungen überwiegen.

Da Automobilhersteller ehrgeizige Emissionsziele verfolgen, hat sich Aluminium zu einem strategischen Material für die Gewichtsreduzierung entwickelt:

• Gewichtsreduzierung: Aluminiumkomponenten können die Fahrzeugmasse um bis zu 50 % im Vergleich zu Stahläquivalenten reduzieren und die Kraftstoffeffizienz um 6–8 % pro 10 % Gewichtsreduzierung verbessern.
• Korrosionsbeständigkeit: Im Gegensatz zu Stahl bildet Aluminium eine Schutzoxidschicht, wodurch Rost eliminiert und der Wartungsaufwand reduziert wird.
• Nachhaltigkeit: Aluminium kann unbegrenzt ohne Qualitätsminderung recycelt werden und benötigt nur 5 % der Energie, die für die Primärproduktion benötigt wird.
• Designflexibilität: Die Verarbeitbarkeit von Aluminium ermöglicht aerodynamische Formen und innovative Konstruktionen.

Automobilhersteller verwenden mehrere Herstellungsverfahren für Aluminiumkomponenten:

• Gießen: Ideal für komplexe Formen wie Motorblöcke und Getriebegehäuse
• Extrusion: Erzeugt lange Strukturelemente mit gleichmäßigen Querschnitten
• Schmieden: Produziert hochfeste Teile wie Federungskomponenten
• Stanzen: Formt dünne Bleche zu Karosserieteilen und Strukturteilen
• Schweißen: Verbindet Komponenten unter Beibehaltung der strukturellen Integrität

• Karosseriestrukturen: Motorhauben, Türen und Heckklappen profitieren am meisten von Gewichtseinsparungen
• Antriebsstränge: Motorblöcke und Zylinderköpfe verbessern das Wärmemanagement
• Fahrgestellkomponenten: Federungsteile verbessern die Fahrdynamik
• Innenausstattung: Dekorative Zierteile verleihen einen Premium-Look

Branchentrends deuten auf eine erweiterte Aluminiumverwendung hin:

• Fortschrittliche Legierungen: Neue Formulierungen bieten verbesserte Festigkeit und Formbarkeit
• Effiziente Produktion: Neue Techniken senken die Herstellungskosten
• EV-Anwendungen: Batteriegehäuse und Motoraufhängungen bieten neue Möglichkeiten

Mit der Weiterentwicklung der Automobiltechnologie wird Aluminium weiterhin eine zentrale Rolle bei der Erreichung von Leistungs-, Effizienz- und Nachhaltigkeitszielen in der gesamten Branche spielen.