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Leichtbau Magnesium-Walzhalbzeuge mit optimierten Eigenschaften

| Autor/ Redakteur: Heinz-Peter Reichel / Josef-Martin Kraus

Die Entwicklung wettbewerbsfähiger Magnesium-Walzhalbzeuge führt über das Bandgießen von MMC-Werkstoffen. Ziel ist eine bessere Ausschöpfung des metallischen Leichtbaupotenzials. Im Rahmen eines Projekts wird diesbezüglich 30% Gewichtsersparnis bei Strukturteilen für Flugzeugsitze angestrebt.

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Bild 1: Das Bandgießen erzeugt Magnesiumbänder mit homogenem, feinkristallinem Gefüge. Mechanische Eigenschaften und Verformbarkeit sind besser als bei Platten, die aus Magnesiumbrammen gewalzt werden. Bild: LMPV
Bild 1: Das Bandgießen erzeugt Magnesiumbänder mit homogenem, feinkristallinem Gefüge. Mechanische Eigenschaften und Verformbarkeit sind besser als bei Platten, die aus Magnesiumbrammen gewalzt werden. Bild: LMPV
( Archiv: Vogel Business Media )

An Magnesium-Knetlegierungen für spanend und spanlos bearbeitete Leichtbauteile besteht international Bedarf. Dass der leichte Konstruktionswerkstoff trotzdem ein Nischendasein fristet, liegt an den noch vergleichsweise hohen Herstellungskosten.

Ministerium fördert Forschung für Magnesium-Werkstoff

Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Projekts entwickelt die LMPV GmbH gemeinsam mit Partnern nun einen isotropen MMC-Werkstoff (Metal Matrix Composite) auf Basis einer Magnesiumlegierung. Dieser Werkstoff soll im Bandgießverfahren zu wettbewerbsfähigen Walzhalbzeugen verarbeitet werden. Gute Anwendungschancen hat er bei Strukturbauteilen für den Innenbereich von Flugzeugen. Aber auch für viele andere Anwendungen kann er eine Lösung sein.

Magnesium-Walzhalbzeuge sind das Ausgangsprodukt für eine effiziente Herstellung ultraleichter Bauteile im Umform-, Zerspanungs- oder Schmiedeverfahren, zum Beispiel mittels IHU-Prozess. Aufgrund des Eigenschaftsprofils ist Magnesium prädestiniert für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik, dem Maschinenbau, der Elektronikbranche und der Automobilindustrie, insbesondere im Hinblick auf die erforderliche Gewichtsreduzierung bei Elektrofahrzeugen.

Jedoch hängt eine verstärkte industrielle Anwendung einerseits von der Reduzierung der Werkstoffkosten ab, andererseits spielen anwendungsspezifische Eigenschaften – etwa hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Bruchdehnung – eine besondere Rolle. Das ist beispielsweise in der Luft- und Raumfahrttechnik der Fall.

Homogene Struktur von Magnesiumwerkstoff sorgt für konstante Eigenschaften

Basis dafür ist ein Bandgießverfahren, das Magnesiumbleche, -platten und -blöcke wirtschaftlich aus der Standard-Knetlegierung AZ 31 sowie weiteren Magnesiumlegierungen herstellt (Bild 1). Dazu werden Magnesiummasseln in einem Tiegel geschmolzen und die Schmelze auf einem gekühlten Band vergossen. Aufgrund der gleichmäßigen, schnellen Erstarrung über die gesamte Bandbreite hinweg bildet sich eine homogene, feinkristalline und porenfreie Werkstoffstruktur aus.

Es entstehen ausgewogenere mechanische Eigenschaften als bei der Herstellung von Magnesiumplatten, die aus Magnesiumbrammen gewalzt werden. Außerdem ist die Verformbarkeit der gegossenen Flachhalbzeuge besser.

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