Leichtbau auf den Punkt: Das Projekt zeigt, wie sich Magnesium über verkürzte Prozessketten, wasserstoffgestützte Wärmeprozesse und eine kaltumformbare Legierung näher an industrielle Leichtbauanwendungen heranführen lässt.
Magnesium gilt seit langem als interessanter Leichtbauwerkstoff, noch nicht einfach aber ist seine Verarbeitung in der industriellen Serienfertigung. Ein an der TU Bergakademie Freiberg geführtes Forschungsprojekt namens Clean-Mag hat über drei Jahre eine durchgängige Prozesskette für Magnesium-Leichtbauteile entwickelt und erprobt – von der Schmelze bis zum funktionsfähigen Prototyp. Dabei konnten die Forschenden sowohl den Energiebedarf als auch die CO₂-Emissionen über mehrere Prozessschritte hinweg reduzieren. Mittel hierzu warn Wasserstoff in der Schmelz- und Anwärmtechnik, verkürzte Prozessrouten sowie eine kaltumformbare Magnesiumlegierung.
Im Zentrum des Projekts standen drei technische Bausteine. Erstens Technologien, die fossile Brennstoffe in Schmelz- und Anwärmprozessen durch klimaneutralen Wasserstoff ersetzen. Zweitens lag der Fokus auf verkürzten Fertigungsrouten. Das eingesetzte Gießwalzverfahren erzeugt Magnesiumbleche mit rund fünf Millimetern Dicke und reduziert so nachgeschaltete Umformschritte. Für die Drahtproduktion entwickelte das Team zusätzlich das sogenannte GieWaCon-Verfahren, das Drahtgießwalzen mit dem Conform-Verfahren kombiniert. So entstanden Magnesiumdrähte mit einem Enddurchmesser von 1,6 Millimetern.
Als dritter Baustein kam die calciumhaltige Magnesiumlegierung ZAX210 zum Einsatz. Sie lässt sich bereits bei Umformtemperaturen von etwa 200 °C verarbeiten – bei stabilen mechanischen Eigenschaften. Ergänzend untersuchte das Projektteam geeignete Oberflächenbeschichtungen für mehr Korrosionsbeständigkeit sowie angepasste Schweißverfahren für die eingesetzte Legierung.
Aus dem Projekt hervorgegangen sind unter anderem Magnesium-Leichtbau-Computergehäuse, Schienenrücksitzwände für Hochgeschwindigkeitszüge wie den TGV, Scharnierteile für Transportcontainer und ein Luftstromkanal für ein Hovercraft-Rettungsfahrzeug. Bei vergleichbarer Festigkeit sind die Magnesiumbauteile rund ein Drittel leichter als verbreitete Aluminiumlösungen. Zusätzlich entstand ein CO₂-Rechner, mit dem Unternehmen mögliche Prozessketten für die Umformung von Magnesium zusammenstellen und vergleichen können.
Im Forschungsprojekt Clean-Mag entwickelten Forschende des Instituts für Metallumformung und der Professur für Gas- und Wärmetechnische Anlagen der TU Bergakademie Freiberg gemeinsam mit Partnern innovative Prozesse für eine treibhausgasfreie Herstellung von Leichtbauteilen aus Magnesium unter der Verwendung von Wasserstoff als Hauptenergieträger. Partner waren die Unternehmen Design Service, Jubo Technologies, Kieselstein International, LMpv, Mankord, Stolfig Leichtbau Kompetenzzentrum, TAF Thermische Apparate Freiberg, Weber Schweißmaschinen, Weisensee Warmpressteile und WS Wärmeprozesstechnik. Als assoziierte Partner waren Alstom, Auro Hovercraft, Dresden Aerospace, Industrial Research and Engineering und Volkswagen Hannover beteiligt. Das Verbundforschungsvorhaben wurde im Rahmen des Förderprogrammes Technologie-Transfer-Programm Leichtbau (TTP Leichtbau) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut. Weiterhin ist das Projekt Teil der Industrieinitiative NOCARBforging2050. Das Projekt wurde über drei Jahre gefördert.
Bild oben: Magnesiumblech bei der Umformung. (Quelle: TU Bergakademie Freiberg)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Projektwebseite