Seit den 1970er hat sich der Aluminiumanteil im deutschen Automobilbau von 2,5 kg auf 140 kg pro Neufahrzeug im Jahr 2012 gesteigert und wird im Jahr 2020 160 bis 180 kg erreichen. Die Be- und Verarbeitung ist an sich nicht schwieriger als die von Stahl. Allerdings sind wegen einer grundlegend anderen Mikrostruktur die mechanischen Kennwerte von Aluminiumlegierungen, zum Beispiel die Festigkeit oder die maximal mögliche Dehnung, zumeist niedriger als jene von Stahl.
Da diese mechanischen Kennwerte beim Herstellen vom Blechbauteilen aber ausschlaggebend sind, arbeiten Forscher in der Projektserie KryoAlu am LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie an einem neuen Verfahren zur Verformung von Aluminiumblechen, das bisherige Schwierigkeiten umgeht.
Die Idee der Kryoformung basiert auf einer interessanten Eigenschaft von Aluminium: Auch bei tiefen Temperaturen verbessert sich die Umformbarkeit des Metalls, und dabei verändert sich die Mikrostruktur nicht. Und es gilt: je kälter, umso bessere mechanische Eigenschaften.
So wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem Aluminiumbleche in flüssigem Stickstoff (minus 196 Grad) vorgekühlt, von einem Roboter in die auf bis zu minus 180 Grad gekühlte Umformwerkzeuge eingelegt und nach dem Tiefziehen wieder entnommen werden. Auf diese Weise lassen sich künftig wesentlich komplizierter geformte Teile aus einem Blechstück herstellen. Zum Beispiel können mehrere Einzelteile einer Autotür zusammengefasst und aus einem Teil gefertigt werden. Dadurch werden Fügestellen eingespart und zudem ist eine hohe Oberflächengüte möglich. Diese Vorteile können je nach konkretem Einsatzgebiet die erhöhten Kosten durch die Kühlung wettmachen.
Aktuelle Herausforderungen bei der Umsetzung in die Serie betreffen vorrangig die effiziente Vorkühlung der Platinen mit hohem Durchsatz und serientaugliche Einhausung der Umformwerkzeuge zur Vermeidung von Eisbildung an der Werkzeugoberfläche.
Quelle und weitere Infos: LKR
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