Leichtmetalle

Mitarbeiter Gruppe Leichtmetalle

Inhalt


Allgemein

Die Entwicklung und Optimierung von Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen und Werkstoffverbunden aus Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium und Titan ist der Forschungsbereich der Arbeitsgruppe Leichtmetalle im Institut für Metallformung an der TU Bergakademie Freiberg. Schwerpunkt liegt hier auf der Be- und Verarbeitungstechnologie für Magnesium und der bedarfsgerechten Optimierung der Werkstoffeigenschaften. So gilt die TUBAF zusammen mit Partnern zu den führenden Einrichtungen auf dem Gebiet des Gießwalzens von Magnesiumlegierungen.

Warum Magnesium?

Magnesium ist mit einer Dichte von 1,74 g/cm³ der leichteste verfügbare metallische Konstruktionswerkstoff. Da es gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist, bietet es hervorragende Voraussetzungen als Leichtbaumaterial. Bauteile aus Magnesium sind gegenüber solchen, die aus Aluminium oder Stahl gefertigt sind um bis zu 40 % bzw. bis zu 75 % leichter.

Die wesentlichen Vorzüge von Magnesium:

  • hohe spezifische Festigkeit, hervorragendes Leichtbaupotenzial
  • sehr gute Bearbeitbarkeit
  • nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit
  • gut recyclingfähig
  • hohes Schwingungsdämpfungsvermögen
  • gute Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung
  • gute Biokompatibilität

Die Potenziale des Einsatzes von Magnesiumwerkstoffen werden vor allem in der Erweiterung der Möglichkeiten für neue Leichtbaulösungen gesehen. Mit ihren guten Eigenschaften können sie in vielen Anwendungen andere metallische Werkstoffe, aber auch Kunststoffe, ersetzen. Zunehmende Anforderungen an die Energieeffizienz der Produkte und an die Recyclingfähigkeit verwendeter Materialien begünstigen diesen Trend.

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Forschung

Gemeinsam mit der Magnesium Flachprodukte GmbH (MgF) betreibt die TUBAF eine weltweit einzigartige Pilotanlage zur Herstellung von Gießwalzband aus Magnesiumlegierungen. In Betrieb genommen im Jahr 2002 war die Anlage eine der ersten Gießwalzanlagen zur Herstellung von Magnesium-Blechen weltweit. Sie ermöglicht die Herstellung von Blechen mit verbesserten Eigenschaften und zu im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren erheblich reduzierten Kosten. Im Jahr 2009 wurde die vorhandene Anlage zusätzlich um ein modernes Walzgerüst erweitert.

Die Pilotgießwalzanlage besteht aus zwei Komplexen. Der erste ermöglicht die Herstellung von Vorbändern mit einer Dicke von 3,5 bis 7 mm und einer Breite von maximal 780 mm. Im zweiten Komplex werden die Gießvorbänder in einem Quarto-Walzgerüst auf Enddicken bis minimal 0,5 mm fertiggewalzt.

Neben einer deutlich verbesserten Wirtschaftlichkeit und Produktivität zeichnet sich das Gießwalzverfahren durch ein verbessertes Fertigungsverhalten des erzeugten Materials aus, insbesondere eine verbesserte Walzbarkeit im Warmformgebungsprozess, gleichmäßigeren Eigenschaften über die Banddicke und -breite sowie superplastische Umformbarkeit.

Zur Veranschaulichung hier ein kurzes Video:


 

Neben Flachprodukten (Blech und Band) bildet die Entwicklung von Drahtwerkstoffen auf der Basis von Magnesiumlegierungen einen weiteren Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe Leichtmetalle an der TUBAF. Gegenüber dem konventionellen Verfahren der Drahtherstellung aus Magnesiumlegierungen, das auf stranggepressten Halbzeugen beruht, zeichnet sich das am Institut für Metallformung entwickelte Verfahren des Drahtwalzens von Magnesium durch eine wesentlich verbesserte Produktivität und Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig verbesserten Werkstoffeigenschaften aus.

Neuste Investition ist eine kontinuierliche Mg-Drahtgießwalzanlage. Hierfür soll die am Institut für Metallformung vorhandene Kontiwalzstraße um eine neuartige Gießwalzeinheit erweitert und für das Walzen von Magnesiumdraht befähigt werden. Diese Anlage stellt eine einzigartige Neuentwicklung dar. Sie schafft eine Basis zur Herstellung hochwertiger Magnesiumdrähte, um die Herstellung und Weiterverarbeitung dieser Drähte in Sachsen aufzubauen.

Hier eine kurze Übersicht zu unseren aktuellen Forschungsprojekten auf dem Gebiet der Magnesiumwerkstoffe:

Magnesiumbänder und -bleche

Der Forschungsschwerpunkt Gießwalzen und Warmwalzen von Leichtmetallen ist fokussiert auf die Prozesskette Gießwalzen-Bandwalzen zur kosten- und energieeffizienten Erzeugung von Magnesiumblechen und -bändern. Ziel ist das Verstehen des Zusammenwirkens der verschiedenen Prozessschritte auf die Endeigenschaften sowie die Entwicklung und Verbesserung von Weiterverarbeitungstechnologien für verschiedene Magnesiumlegierungen.

  • SubSEEMag: Substitution von Selten-Erden-Elementen in hochfesten und duktilen Magnesium-Blechwerkstoffen (BMBF-Projekt)
  • SMiLE: Systemintegrativer Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität (BMBF-Projekt); Entwicklung eines Walzkonzeptes zur Erzeugung von Blechen und Bändern aus Magnesiumknetwerkstoffen mit verbessertem Umformvermögen und isotropem Eigenschaftsprofil
  • AMARETO: Sächsische Allianz für material- und ressourcenschonende Technologien (SAB-Projekt im Rahmen der Leichtbauallianz Sachsen)

 Logo SubSEEMagLogo SMiLEAMARETO

 

Magnesiumstäbe und -drähte       

Der Arbeitsbereich Langprodukte beschäftigt sich mit Verfahren zur Herstellung von Stab- und Drahthalbzeugen sowie Rohren. Im Mittelpunkt der Aktivitäten steht hierbei das Verständnis über die Beeinflussung von Mikrostruktur und Endeigenschaften durch gezielte Einstellung der Prozessbedingungen sowie die Rückwirkung auf die Anlagenkinematik.

  • Untersuchungen und Kennwertermittlung zur Kaliberentwicklung beim kontinuierlichen Drahtwalzen von Magnesiumlegierungen (AIF-Projekt)
  • Ganzheitliche Implementierung ressourceneffizienter Formgebungsverfahren (ESF-Projekt)

 

Werkstoffverbunde mit Magnesiumwerkstoffen

Durch die Kombination von zwei oder mehreren Werkstoffen zu einem Werkstoffverbund bzw. Verbundwerkstoff können die Eigenschaften gezielt auf definierte Anwendungen hin optimiert werden.

  • Leika: ressourceneffiziente Mischbauweisen für Leichtbau-Karosserien (BMBF-Projekt)
  • hybCrash: seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crash-strukturen
  • Herstellung von Magnesiumdrahtgewebe-Kunststoff-Verbunden (ZIM-Projekt)

 

 

Europäisches Zentrum für hochfeste und duktile Magnesiumwerkstoffe


Zweck des Zentrums ist es, die an der TU Bergakademie Freiberg vorhandenen Potenziale und Kompetenzen der Forschung zu Magnesiumwerkstoffen zu nutzen, zu bündeln und zu koordinieren. Darüber hinaus soll der praxisbezogene Wissens- und Technologietransfer gefördert werden. Durch die Einbeziehung von Partnerinstituten an anderen universitären und außeruniversitären Einrichtungen sowie Unternehmen trägt das Kompetenznetzwerk auch zur weiteren Vernetzung von Wirtschaft und Wissenschaft bei.

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Beratung und Dienstleistungen

Die Arbeitsgruppe Leichtmetalle bietet Beratung und Dienstleistungen zu folgen Themen:

  • Lösung umformtechnischer Problemstellungen von Magnesiumwerkstoffen
  • Dienstleistungen zum Gießwalzen, Bandwalzen, Blechumformungen, Schmieden, Kaliberwalzen, Ziehen und Wärmebehandlungen inklusive Werkstoffkennwertermittlung und Gefügeanalyse
  • Gutachtertätigkeiten auf dem Gebiet der Umformtechnik
  • Seminare, Weiterbildungen und Tagungen auf dem Gebiet der Magnesiumerzeugung und -weiterverarbeitung

Eine Zusammenfassung aktueller Aktivitäten der Gruppe Leichtmetalle finden Sie hier.

Ausführliche Informationen zu den zur Verfügung stehenden Anlagen finden Sie in unter dem Punkt Anlagentechnik.

Unter folgendem Link finden Sie das Werkstoffdatenblatt für AZ31-Bleche und -Bänder mit den möglichen Lieferzuständen und -formen sowie den mechanischen Eigenschaften: Werkstoffdatenblatt AZ31

 

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