Trend Magnesium

Future/Werkstoffe

Die Entwicklung serienreifer Bänder und Bleche aus Magnesiumlegierungen läuft auf Hochtouren. Das Metall birgt ein großes Potenzial für den Leichtbau.

18. August 2014

Die Firma MgF Magnesium Flachprodukte, eine Tochtergesellschaft von Thyssen-Krupp, und das Institut für Metallformung IMF der TU Bergakademie Freiberg konzentrieren sich auf den Bereich der Magnesiumblechherstellung. Die Magnesium-Spezialisten betreiben eine Gießwalzanlage, ergänzt um ein Warmwalzwerk. Das Ziel: Eine neuartige Technologie zur Herstellung von Magnesium-Feinblechen soll etabliert werden, und zwar durch kombiniertes Gieß- und Bandwalzen.

Auf dem Weg zur Serie

Sobald alle Varianten der innovativen Fertigungslinie entwickelt und erprobt sind, kann der leichteste aller metallischen Konstruktionswerkstoffe in großen Karosserieteilen verbaut werden. »Diesem Ziel sind wir deutlich näher gekommen«, bestätigt MgF-Geschäftsführer Dr. Hans-Peter Vogt. So haben es die Ingenieure bereits geschafft, das fünf Millimeter dicke Gießwalzband auf Fertigband von einem Millimeter und dünner zu bringen. Parallel arbeiten die Freiberger Wissenschaftler an den Verarbeitungseigenschaften und Oberflächenqualitäten der neuen Magnesium-Flachprodukte. Die Herausforderung: Anders als bei Stahl und Aluminium sind bei Magnesium-Walzprodukten Kaltwalzprozesse nur bedingt möglich, mit denen sich Eigenschaftsprofile und Oberflächenqualitäten optimal einstellen lassen.

Dennoch müssen sich die Eigenschaften am hohen Standard messen lassen, der durch Stahl und Aluminium vorgegeben wird. Neben der Oberfläche geht es dabei in erster Linie um Planheit und eine gleichmäßige Verteilung der mechanischen Eigenschaften über die gesamte Bandbreite und -länge. Ein Blechdicken-Messgerät soll helfen, diese Planheit zu erreichen.

Es basiert auf Röntgenstrahlung und erlaubt den Ingenieuren, Blechdicken während des laufenden Prozesses zu messen. Mit dem Messgerät, das in dem BMBF-Projekt ›Leika‹ beschafft wurde, können sie den Prozess stetig verbessern. Für eine weitere Optimierung der Bandqualität soll im Gießwalzprozess eine induktive Erwärmungseinrichtung sorgen, die die Ingenieure im Rahmen des BMBF-Projekts TeMaK-plus in den Prozess integriert haben.

Spalten wird erleichtert

Magnesium soll jedoch nicht nur als monolithisches Blech vom Band laufen, sondern auch in Form von Sandwich-Strukturen. Die Ingenieure von MgF entwickeln das leichte Metall daher entsprechend weiter.

Denn Sandwich-Strukturen bieten einige Vorteile: Sie haben im Vergleich zum monolithischen Blech vergleichbare Oberflächenqualitäten, wobei die mechanischen Eigenschaften weit über die des reinen Metalls hinausreichen.

Soll Magnesium für große Karosserieteile eingesetzt werden, ist nicht nur eine ausgefeilte Fertigungslinie vonnöten, auch die Weiterverarbeitung muss optimiert sein. Den Leichtbauwerkstoff Magnesium industriell breiter anwenden – das haben sich daher die Spezialisten von MgF und vom Thyssen-Krupp Servicecenter in Radebeul zum Ziel gesetzt. Sie haben ein Verfahren entwickelt, mit dem das Magnesiumband gespalten werden kann. An der Pilotanlage in Freiberg kombinieren sie das Herstellen und Spalten von Magnesium miteinander. Über eine integrierte Längsteileinheit lässt sich der Werkstoff nach dem Gießwalzen direkt spalten. Die im Rahmen des TeMaKplus-Projekts entwickelte Technologie ermöglicht eine optimale Kanten- und Zwischenbesäumung.

Magnesium-Bleche mit Dicken von 1,0 bis 3,0 Millimetern können bereits serienmäßig zu Spaltband verarbeitet werden. Dabei sind auch maßgeschneiderte Lösungen und Just-in-time-Lieferungen möglich. Neben Spaltband können beispielsweise auch quergeteilte Magnesiumprodukte in Form von Tafeln direkt zum Kunden gehen.

Autobranche setzt auf Mischbau

So vielversprechend Magnesium als Material für große Karosserieteile auch ist: In der Autoindustrie steht der Mischbau hoch im Kurs. Neben ultraleichtem Magnesium setzen Hersteller auch auf Stahl, Aluminium, Polymer und Duoplaste. Das birgt Herausforderungen: Die unterschiedlichen Werkstoffe müssen prozess- wie gebrauchssicher zusammengefügt werden. Und zwar ohne Kontaktkorrosion – die typische Reaktion, wenn unterschiedliche Metalle aufeinandertreffen.

Als Verbindungselement zu Magnesium eignet sich unter anderem die fließlochformende FDS-Schraube des Fügetechnik-Spezialisten Ejot, mit dem MgF die mechanischen Eigenschaften dieser Fügeverbindungen ermittelt hat. Wie korrosionsbeständig diese FDS-Schrauben sind, haben die Spezialisten von MgF und Thyssen-Krupp untersucht. Die Schrauben werden bereits serienmäßig unter anderem von Audi, Jaguar, Mercedes oder Porsche verwendet. Sie sind prozesssicher, sparen weitere Arbeitsschritte ein, lassen sich im Reparaturfall zerstörungsfrei lösen und ersetzen, sitzen gas- und wasserfest und vereinfachen den Recyclingprozess. Übliche Bauteilvorbereitungen wie Vorlochen entfallen.

Magnesium eignet sich auch für andere tragende Teile, beispielsweise für Modulquerträger im Cockpit eines Kraftfahrzeugs.

Euroblech 17 E33

Erschienen in Ausgabe: 05/2014