Effiziente Serienproduktion von Magnesium-Bauteilen

Magnesium-Schmiedeteile eröffnen dem Leichtbau ein großes technisches Potenzial. Um es ressourcenschonend auszuschöpfen, errichtet die Weisensee Warmpressteile GmbH im Rahmen eines durch das Umweltinnovationsprogramm des Bundesumweltministeriums geförderten Pilotprojekts eine innovative Schmiedelinie. Sie ermöglicht die energetisch hocheffiziente Massenproduktion von Bauteilen aus Magnesiumlegierungen.

03. Mai 2013

Mit der Schmiedetechnik lassen sich komplexe Werkstücke effizient herstellen. Das endkonturnahe Schmieden von Magnesium-Knetlegierungen erlaubt die effiziente Herstellung deutlich leichterer Bauteile.

Die beachtliche Massenreduzierung resultiert aus der optimalen Werkstoffausnutzung und der geringen Dichte des Magnesiums. Allerdings existiert bisher kein ressourcenschonendes, prozesssicheres Verfahren zur Serienproduktion geschmiedeter Magnesium-Bauteile. Dieser Herausforderung hat sich die im hessischen Eichenzell ansässige Weisensee Warmpressteile GmbH angenommen und eine Schmiedelinie konzipiert, die auf die verfahrens- und werkstofftechnischen Bedürfnisse des Magnesiums abgestimmt ist.

Das Verfahren ermöglicht es erstmals, komplexe Bauteile mit hohem Integrationspotenzial und extrem belastungsangepasster Materialverteilung herzustellen.

Hohe Energie- und Emissionseinsparungen

Das neue Anlagenkonzept, das im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms des Bundesumweltministeriums mit rund 188.000 Euro gefördert wurde, ermöglicht die energetisch hocheffiziente Massenproduktion von Magnesium-Bauteilen. Dafür nutzt man statt der bisher eingesetzten Umluft-Chargieröfen einen kontinuierlich arbeitenden Durchlaufofen mit Porenbrennertechnologie.

Das neue Ofenkonzept gewährleistet die schnelle und verarbeitungsgerechte Erwärmung der Magnesiumrohlinge mit einem um rund 30 Prozent reduzierten Energiebedarf. Ein Handling-System legt den schmiedefähigen Werkstoff in die direktangetriebene Spindelpresse ein.

Ein Teil der eingesetzten Umformenergie kann zurückgewonnen und in Kondensatoren gespeist werden. Der Einsatz der für den Schmiedeprozess erforderlichen elektrischen Energie verringert sich dadurch um bis zu 60 Prozent. Aus diesen Energieeinsparungen resultiert eine Reduzierung der CO2-Emissionen bis 111 Tonnen pro Jahr.

Deutlich leichter bei höherer Festigkeit

Schmiedeteile aus Magnesium-Knetlegierungen wie AZ31 oder AZ80 ermöglichen eine Gewichtsreduzierung, die im Vergleich zu Stahl bis zu 60 Prozent und zu Aluminium bis zu einem Drittel beträgt. Gleichzeitig wird gegenüber spanend hergestellten Werkstücken ein sehr gutes Verhältnis zwischen Rohmaterialeinsatz und fertigem Bauteil erzielt.

Die endkonturnahe Herstellung der geschmiedeten Teile reduziert gleichzeitig den Nachbearbeitungsaufwand, woraus geringere Kosten für Energie und Zerspanwerkzeuge sowie ein verminderter Personalaufwand resultieren. Außerdem weisen Schmiedeteile eine höhere Festigkeit auf, die durch die Verdichtung im Herstellungsprozess und den gerichteten Faserverlauf entlang der Bauteilkontur entsteht. Sie wirkt sich insbesondere bei Bauteilen, die einer Biege-Wechsel-Beanspruchung ausgesetzt sind, vorteilhaft aus.

Innovationspotenzial für die Automobil- und Luftfahrtindustrie

Diese Vorteile machen den Einsatz von Magnesium-Bauteilen für alle Anwendungen interessant, bei denen eine Verringerung der Massenträgheit angestrebt wird, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Maschinenbau.

So lassen sich aus Magnesiumknetlegierungen beispielsweise Strukturbauteile für Kraftfahrzeuge in einer Segment- beziehungsweise Knotenverbundbauweise herstellen, die mit modernster Fügetechnik verbunden werden können. Diese angepassten Konstruktionen sind in der Lage, bei minimalem Gewicht maximale Kräfte aufzunehmen und zu übertragen.

In der Luftfahrtindustrie laufen derzeit Zulassungsverfahren für Bauteile aus Magnesiumlegierungen, die im Innenbereich von Verkehrsflugzeugen eingesetzt werden sollen. Dabei handelt es sich unter anderem um Strukturteile für Sitzkonstruktionen.