Bittere Kälte soll Schub in Alubearbeitung bringen

Aluminium wird im Leichtbau bei Autos auch aus Klimaschutzgründen immer wichtiger, zumal weniger Gewicht weniger Emissionen bedeutet: Ein innovatives Verfahren, das am Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen (LKR) entwickelt wurde, eröffnet völlig neue Einsatzgebiete, so die Forscher.

Die Be- und Verarbeitung sei an sich nicht schwieriger als jene von Stahl. Allerdings seien mechanische Kennwerte von Aluminiumlegierungen wie z. B. die Festigkeit oder die maximal mögliche Dehnung zumeist niedriger als jene von Stahl. LKR-Forscher Florian Grabner leitet eine Projektserie, in der mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein neues Verfahren zur Verformung von Aluminiumblechen entwickelt wird, das bisherige Schwierigkeiten umgehen soll.

Stand der Technik ist, Aluminium bei erhöhten Temperaturen zu verformen. "Bei hohen Temperaturen ist der Werkstoff weich, das heißt, bei der Umformung sind hohe Dehnungen möglich. Jedoch ist die übertragbare Kraft geringer, was lokal zu Rissen im umgeformten Bauteil führt." Die neue Idee basiert auf einer Eigenschaft von Aluminium: Auch bei tiefen Temperaturen verbessert sich die Umformbarkeit des Metalls, und dabei verändert sich die Mikrostruktur nicht: je kälter, umso bessere mechanische Eigenschaften.

Im Projekt 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. Mit diesem Verfahren können künftig wesentlich komplizierter geformte Teile aus einem Blechstück hergestellt werden – so können z. B. mehrere Einzelteile einer Autotür zusammengefasst und aus einem Teil gefertigt werden. Dadurch lassen sich Fügestellen einsparen, zudem ist eine hohe Oberflächengüte erzielbar, so die Forscher. Diese Vorteile können je nach konkretem Einsatzgebiet die erhöhten Kosten durch die Kühlung wettmachen.

Bereits kleinserientauglich

In bereits abgeschlossenen Projektteilen konnte die halbindustrielle Kleinserientauglichkeit der kryogenen Blechumformung nachgewiesen werden.

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. (sedi)