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Metallisches Leichtgewicht

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Magnesium ist das Leichtgewicht unter den metallischen Konstruktionswerkstoffen [Copyright: Hereon/C.Schmid]

Magnesium ist das Leichtgewicht unter den metallischen Konstruktionswerkstoffen: Es besitzt eine deutlich geringere Dichte als Stahl oder sogar Aluminium – Letzteres ist 50% schwerer. Zwar kommt Magnesium schon heute zum Einsatz, etwa in Laptopgehäusen und im Fahrzeugbau. Bislang jedoch lässt sich Magnesium noch nicht im großen Maßstab zu Blechen verarbeiten. Um aber das Leichtbaupotenzial von Magnesium in der praktischen Anwendung ausnutzen zu können, ist die Herstellung großflächiger Strukturen erforderlich. Diese Bleche lassen sich zu fertigen Bauteilen, zum Beispiel einer Autotür, formen. Am Helmholtz-Zentrum Hereon gibt es das dazu notwendige Know-How und die Entwicklung der erforderlichen Legierungen und Prozesse.

Neue Legierungen und Verfahren

Die Fachleute versetzen ihre Legierungen mit Stoffen wie Gadolinium, Yttrium oder Neodym. Diese Elemente der Seltenen Erden verfeinern die Mikrostruktur und sorgen für verbesserte Materialeigenschaften. Allerdings sollen diese Elemente aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen möglichst ersetzt werden. Deshalb suchen die Forscher nach Alternativen und verwenden zum Beispiel Kalzium. Dies scheint nicht nur die Umformbarkeit zu verbessern, sondern auch die Entflammbarkeit zu reduzieren.

Gleichzeitig entwickeln die Forscher Prozesse, die die Herstellung der Bleche deutlich vereinfachen und zugleich die Qualität verbessern. Beim von Hereon angewandten Gießwalzverfahren entsteht ein dünnes Metallband, das zu Blech ausgewalzt wird. Dadurch werden viele Schritte der klassischen Herstellungsroute eingespart. Das Material sollte zudem gut rezyklierbar sein. Die Rückführung von Schrotten lohnt sich ökologisch und ökonomisch und führt zu einer erheblichen Ressourceneinsparung.

Schutzschicht für Leichtmetall

Magnesium

Bei Hereon werden neue Beschichtungen und Behandlungsverfahren entwickelt, die die Korrosion verlangsamen und im Idealfall verhindern. [Copyright: Hereon/C.Schmid]

Magnesium besitzt die Tendenz, schnell zu korrodieren. Dies zeigt sich besonders, wenn das Leichtmetall mit anderen Werkstoffen zu Bauteilen verbunden wird. An den Verbindungsstellen kommt es leicht zu Kontaktkorrosion. Bei Hereon werden neue Beschichtungen und Behandlungsverfahren entwickelt, die die Korrosion verlangsamen und im Idealfall verhindern. Dabei kommen keramische und polymere Materialien zum Einsatz, die zusätzlich mit inhibierenden oder/und selbstheilenden Eigenschaften optimiert werden können.

Mit Leichtigkeit in die Anwendung

Magnesiumbauteile aus verschiedenen PKW-Typen

Bislang wird Magnesium hauptsächlich in Form von Getriebegehäusen, Motorteilen, Abdeckungen, Sitzelementen, Armaturen oder Gehäusen eingesetzt. [Copyright: Hereon/C.Schmid]

Wie lassen sich Autos und Flugzeuge weiter abspecken? Wissenschaftler am Hereon erforschen das Potenzial von Magnesium als Leichtbauwerkstoff.
Bislang wird Magnesium hauptsächlich in Form von Getriebegehäusen, Motorteilen, Abdeckungen, Sitzelementen, Armaturen oder Gehäusen eingesetzt. Für die Zukunft liegen die Einsatzgebiete im gesamten Fahrzeug-, Flugzeug- und Technologiesektor sowie besonders im Bereich der Elektronik, als Bauteile in der Computer-, Kamera- und Mobiltelefonindustrie. Mit neuen Legierungen und Prozessen wird die Palette der Bauteile deutlich erweitert.

Die Wissenschaftler in den spezifischen Bereichen des Hereon verfügen über umfangreiche Möglichkeiten für diese Forschung: Neben Laboren zur Herstellung kleinster Probenmengen betreiben sie Gieß- und Umformanlagen im semi-industriellen Maßstab. Zusätzlich stehen ihnen verschiedenste Analyse- und Charakterisierungsmethoden sowie Belastungstests zur Verfügung.

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