Verbesserte Legierungen für anspruchsvolle Anwendungen

In den Bereichen Verkehr und Energie führt ein geringeres Gewicht zu einer Reduzierung der Arbeit, die erforderlich ist, um die Produkte zu bewegen, und so zu weniger Energieverbrauch und Emissionen. Im Bausektor, ermöglichen Gewichtsreduzierungen den Bau von komplexeren und größeren Strukturen. Leichte Legierungen von Aluminium (Al) oder Magnesium (Mg) gewinnen an Interesse, aber bei ihren mechanischen Eigenschaften gibt es noch Bedarf für Verbesserungen.

In einer vielversprechenden Lösung werden sie mit einer Art von Verstärkung kombiniert. Die EU fördert das Projekt EFEVE (Development of a new high performance material associated to a new technological energetic, flexible, economical, versatile and ecological process to make super strong and lightweight components) bei der Entwicklung neuer nano-verstärkter Legierungen und der damit verbundenen umweltfreundlichen Gussverfahren. Die Materialien und Verfahren werden das Gewicht um 30%, den Energieverbrauch um 20% und die Herstellungskosten um 10% reduzieren und ein besseres Produkt liefern, was einen nachhaltigen Wettbewerbsschub darstellt. Die Technologien werden anhand von vier Demonstratoren vorgestellt.

Die Nano-Verstärkungen spielen eine kritische Rolle für die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften des fertigen Produkts. Bisher hat das Team kostengünstige Nano-Verstärkungen entwickelt und minimiert nun die Agglomeration für eine bessere Dispersion und Verteilung. Der Schwerpunkt liegt auf industriell skalierbaren Prozessen und einer sicheren Handhabung.

Die Mg-Legierungen werden mittels Squeeze-Casting und die Al-Legierungen mittels Hybridniederdruck-Pressguss (LPSC) hergestellt werden. Beide Prozesse wurden im Labormaßstab überprüft und die Vorbereitungen der Umsetzung in industrielle Pilotverfahren ist im Gange.

Insbesondere die LPSC-Ausrüstung für die Al-Legierungen wurde jetzt entwickelt. Eine Analyse identifizierte erforderliche Änderungen an einer bestehenden Hochdruck-Druckgussanlage, um das Squeeze-Casting von Mg-Legierungen zu ermöglichen. Das Team plante entsprechend Konstruktion, Montage und Inbetriebnahme.

Weil Energieeffizienz und die Reduzierung des Materialeinsatzes wichtige Ziele sind, evaluierten die Forscher schließlich mögliche Instrumente und Methoden für ihre geplanten Lebenszyklusanalysen und die Energieoptimierung. Die Projekt-Website wurde bereits eingerichtet und präsentiert alle Informationen über die Forschung, einschließlich regelmäßiger Nachrichten und Veranstaltungen.

In der Automobilindustrie, für Windkraftanlagen und im Baugewerbe werden sehr starke und leichte Bauteile benötigt. EFEVE verbessert die mechanischen Eigenschaften von nanoverstärkten Al- und Mg-Legierungen und reduziert gleichzeitig Kosten und Energieverbrauch bei der Produktion, um die Wettbewerbsfähigkeit der Hersteller zu verbessern und zum Nutzen der Endanwender.