Ein innovatives Projekt an der Technischen Universität Freiberg verspricht, den Bereich des Leichtbaus mit neuen Verfahren zur Verarbeitung von Magnesium auf ein neues Niveau zu heben. Bei dem Projekt handelt es sich um ein verkürztes Verfahren, das die Umwandlung von flüssiger Magnesiumschmelze in Vorprodukte ermöglicht. Durch die Integration eines Gießwalzverfahrens am Institut für Metallformung wird die Wärme der Gießhitze direkt für die Umformung genutzt. Dies erlaubt die Herstellung von Blechen oder Drähten, die nahezu der gewünschten Bauteilform entsprechen und reduziert gleichzeitig energie- und zeitaufwendige nachgeschaltete Prozessschritte.

Ein Highlight des Projekts ist das neu entwickelte GieWaCon-Verfahren für die Drahtproduktion, das Drahtgießwalzen mit dem CONFORM™-Verfahren kombiniert. Letzteres wird erstmals auf Magnesium angewendet und funktioniert bei Raumtemperatur, was den Prozess zusätzlich vereinfacht. In der ersten Testreihe konnten Magnesiumdrähte mit einem Durchmesser von 1,6 Millimetern hergestellt werden, entweder direkt über das CONFORM™-Verfahren oder durch Drahtziehen. Durch dieses Prinzip können auch andere Umformverfahren effizienter gestaltet werden.

Fortschritte in der Materialverarbeitung

Die Entwicklung der Magnesiumlegierung ZAX210 spielt eine zentrale Rolle in diesem Projekt. Diese legierung kann bei etwa 200 °C verarbeitet werden und gewährleistet stabile mechanische Eigenschaften bei niedrigeren Umformtemperaturen. Neben der Materialverarbeitung wurde auch die Nachbearbeitung der Bauteile betrachtet, wobei Prozesse wie Entgraten und Fräsen optimiert wurden.

Ein weiterer Meilenstein ist die Zusammenarbeit mit einem Industriepartner, der ein Strangpressverfahren entwickelt hat. Hierbei werden Bolzen gegossen und stranggepresst. Das daraus entstehende Rohr wird anschließend aufgetrennt und aufgebogen, wodurch verarbeitbare Bleche ohne zusätzliche Erwärmungsschritte entstehen. Die vielseitige Nutzung von Magnesiumlegierungen, die sich durch ein hervorragendes Verhältnis von Leichtigkeit und Stabilität auszeichnen, zeigt sich besonders in den Anwendungsbereichen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie im Sportgerätebau.

Typen und Anwendungen von Magnesiumlegierungen

Moderne Technik verlangt stets nach leichteren und stabileren Materialien, um den Energieverbrauch zu senken. Magnesiumlegierungen haben sich als ideal erwiesen. Ihre Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und umfassen:

  • Automobilbau: Gewichtseinsparungen von bis zu 30 % bei Getrieben im Vergleich zu Stahl.
  • Luft- und Raumfahrt: Gewichtsreduzierungen bei Innenverkleidungen und Strukturteilen, wodurch Gewicht und Treibstoffkosten gesenkt werden.
  • Elektronik: Verwendung in leichten Gehäusen für tragbare Geräte wie Smartphones und Laptops.
  • Sportgeräte: Einsatz in Fahrrädern, Golfschlägern und Schutzausrüstungen zur Leistungssteigerung.

Die Beliebtheit von Magnesiumlegierungen steigt dank kontinuierlicher Verbesserungen der Legierungsverfahren. Verschiedene Legierungstypen, wie die AZ-Serie (Aluminium-Zink-Basis), AM-Serie (Aluminium-Mangan-Basis) und WE-Serie (auf Basis von Seltenen Erden), bieten eine breite Palette von Eigenschaften, die den unterschiedlichen Anforderungen der Industrie gerecht werden. So erreichen die Legierungen Zugfestigkeiten von bis zu 350 Megapascal, was sie besonders für hochbelastete Teile geeignet macht.

Zukunftsperspektiven und Nachhaltigkeit

Die Ergebnisse dieser Entwicklungen sind vielversprechend. Das Team plant, die entwickelten Herstellungsrouten weiter zu optimieren und auf eine Vielzahl von Bauteilen sowie Formgebungsverfahren anzuwenden. Zudem wird ein CO₂-Rechner namens CLEAN-Mag App entwickelt. Dieser soll Unternehmen bei der Prozesskettenanalyse für die Umformung von Magnesium unterstützen und damit einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit leisten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verfahren zur Verarbeitung von Magnesium an der TU Freiberg nicht nur einen technologischen Fortschritt darstellen, sondern auch den Weg für eine nachhaltigere Herstellung in der Industrie ebnen könnten. Die stetige Forschung und Entwicklung in diesem Bereich wird entscheidend sein, um die Potenziale von Magnesiumlegierungen vollständig ausschöpfen zu können.