Neue Gießtechnik

Herstellung von Aluminiumkomponenten in der Automobilindustrie

Aus der Branche
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Automobilindustrie
Nichteisenwerkstoffe
Aluminium spielt eine Schlüsselrolle bei der Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs und trägt somit auch zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs bei. Moderne Fahrzeuge enthalten große Mengen an Aluminium. Daher sollte das Material so optimal wie möglich genutzt werden.

Der Aluminiumhersteller Hydro hat mit SINTEF und Raufoss Technology im Rahmen des Projekts HyForge eine Gießtechnik entwickelt, mit der die Produktion von Aluminium-Autokomponenten kostengünstiger, umweltfreundlicher und rohstoffsparender wird. Das Verfahren nennt sich Low-Pressure Casting (LPC) und ermöglicht das Gießen von Aluminiumbolzen mit hochwertigen Oberflächeneigenschaften. Dadurch kann das Metall direkt für die Herstellung von Teilen wie z. B. Aufhängungskomponenten in Autos verwendet werden. Das Verfahren wird unter Vakuumbedingungen durchgeführt. 

Die bisherigen Ergebnisse seien vielversprechend.

Aufhängungskomponenten ohne Strangpressphase fertigen
Derzeit besteht eine Produktionslinie für Autokomponenten aus mehreren Schritten: Gießen, Wärmebehandlung, Strangpressen sowie Schmiede- und Formgebungsverfahren. "Mit unserem Verfahren entfällt die Stufe des Strangpressens", erklärt SINTEF-Forscherin Siri Marthe Arbo.

Strangpressen ist ein kostspieliger, zeit- und energieaufwändiger Prozess, bei dem außerdem große Mengen ‚Abfall‘ entstehen. "Ziel des Strangpressens ist es, ein gleichmäßiges Material zu produzieren, das frei von Verunreinigungen und Oberflächenfehlern ist. Aber es funktioniert wie bei einer Zahnpastatube, sodass immer ein gewisser Restabfall entsteht", erklärt Arbo.

Dem Forschungsteam ist es mit der neuen Gießtechnik von Hydro gelungen, Bolzen für Aufhängungskomponenten zu gießen und damit die Strangpressphase aus dem Produktionsprozess zu entfernen.

"Die neue Technik führt zu weniger Fehlern und verleiht dem Rohmaterial eine hochwertige Oberfläche", sagt Arbo. "Dies ist ein Wendepunkt in der Herstellung von Aluminium-Autokomponenten, da der Prozess ohne die Strangpressphase sowohl schneller als auch kostengünstiger ist", sagt sie.

Strenge Qualitätsanforderungen
Das Forschungsteam untersucht, wie sich das Gussmaterial verhält und welche Eigenschaften es während des Umformprozesses annimmt. 

"Da es sich um ein sicherheitskritisches Bauteil handelt, bestehen strenge Anforderungen an die Qualität und die Eigenschaften des Produkts", sagt Arbo. "Wir haben uns mit der Wärmebehandlung und den verschiedenen Prozessschritten befasst, die das Material durchlaufen muss, damit wir nachweisen können, dass das Gussmaterial fehlerfrei und für den Zweck geeignet ist."

Zusätzlich zu den Laborversuchen hat das Team in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Raufoss Technology physikalische Experimente durchgeführt. Dabei wurde der erste Demonstrator einer Produktionslinie für Aluminium-Aufhängungskomponenten mit gegossenen Bolzen entwickelt.

Einsparungspotenziale
"Es war schon immer unser Plan gewesen, in unserer bestehenden Produktionslinie für Volvo-Komponenten stranggepresste durch gegossene Schrauben zu ersetzen." sagt Jørgen Li von Raufoss Technology. Die Umstellung bietet ein großes Potenzial für Kosteneinsparungen im Zusammenhang mit der Raufoss-Produktionslinie. "Unser CO2-Fußabdruck wird sich noch weiter verringern, wenn wir Gussteile von Hydro in Husnes kaufen, anstatt stranggepresste Bolzen, die aus Mitteleuropa angeliefert werden müssen. Auch der Transport wird einfacher und zuverlässiger."

Das Forschungsteam hat errechnet, dass pro Auto bis zu 39 Kilogramm CO2-Äquivalente eingespart werden können. Nach Angaben von SINTEF belaufen sich die Gesamtemissionen eines Autos heute auf 98 Kilogramm CO2-Äquivalente. Diese Zahlen beziehen sich größtenteils auf den Verkehr und beruhen nicht zuletzt auf der Tatsache, dass norwegisches Aluminium mit grüner Energie aus Wasserkraft hergestellt wird.

Über SINTEF
SINTEF (Stiftelsen for industriell og teknisk forskning) ist eine multidisziplinäre Forschungsorganisation mit Spitzenkompetenz in den Bereichen Technologie, Naturwissenschaften, Medizin und Sozialwissenschaften. Die Organisation führt Forschung und Entwicklung als Partner des privaten und öffentlichen Sektors durch und ist eine der größten Auftragsforschungseinrichtungen in Europa. Sie arbeitet eng mit der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) zusammen. SINTEF wurde 1950 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Trondheim.

www.sintef.no/en