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Aluminium, Aluminiumwerkstoffe

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Bei Aluminium handelt es sich um ein Metall - genauer gesagt um ein Leichtmetall. Wegen seiner geringen Dichte, guten mechanischen Eigenschaften und der Möglichkeit es in verschiedenen Verfahren zu verarbeiten, hat Aluminium bzw. Aluminiumwerkstoffe einen hohen Stellenwert im Automobilbau und der Luft- und Raumfahrttechnik.

Zur Herstellung von Aluminium wird Bauxit benötigt. Nach Sauerstoff und Silizium ist Bauxit das am dritthäufigst in der Erdkruste vorkommende Element. Aufgrund dieser, sogenannten "unedlen" chemischen Grundeigenschaft, ist für die Gewinnung von reinem Aluminium ein extrem energieintensives, elektrolytisches Verfahren notwendig. Deshalb ist für die Bereitstellung sämtlicher Aluminiumwerkstoffe das Recycling von Aluminium-haltigen Schrotten aus volkswirtschaftlicher Sicht noch wichtiger als bei zahlreichen anderen Metallen.

Wegen seiner geringen Dichte von 2,7 g/cm² eignet sich Aluminium hervorragend als Konstruktionswerkstoff. Zum Vergleich: Unlegierter Stahl hat eine Dichte von circa 7,8 g/cm². Gerade in Industriezweigen, die auf Leichtbauweise setzen, wie beispielsweise die Automobilindustrie, ist der Bedarf an Aluminium deshalb sehr hoch.

Kennwerte - Aluminium

Bezeichnung: Aluminium, Al, 13
Dichte: 2,7 g/cm3

Zugfestigkeit Rm: ca. 70 MPa
ist abhängig vom Reinheitsgrad (Al-Legierungen: 300 bis 700 MPa)

Streckgrenze Rp0,2: 25 MPa
ist abhängig vom Reinheitsgrad

E-Modul: 70000 N/mm²
Poissonzahl: 0,34
Mohshärte: 2,75

Schmelzpunkt: 933,47 K (660,32 °C)
Spezifische Wärmekapazität: 897 J/(kg • K)
Elektrische Leitfähigkeit: 37,7 • 106 A/(V • m)
Wärmeleitfähigkeit: 235 W/(m • K)
Kristallstruktur: kubisch flächenzentriert

Eigenschaften von Aluminiumwerkstoffen

Positive Eigenschaften von Aluminium und daraus resultierende Vorteile:

  • Geringe Dichte, deshalb bedeutend geringeres Gewicht als vergleichbare Bauteile und Konstruktionen aus Stahl.
  • Aluminiumwerkstoffe lassen sich hervorragend warm- und kaltumformen.
  • gute Gießbarkeit
  • Aushärtbarkeit
  • Teile aus Aluminiumwerkstoff lassen sich ohne besonders großen technischen Aufwand sehr gut zerspanen.
  • Aufgrund einer passivierenden Oxidschicht auf der Oberfläche gelten Aluminiumwerkstoffe grundsätzlich als sehr korrosionsbeständig gegenüber zahlreichen wässrigen Medien.
  • Es gibt heute technisch ausgereifte Verfahren, mit Hilfe derer Aluminiumbauteile- und Konstruktionen geschweißt oder gelötet und somit kostengünstig und stabil miteinander verbunden werden können.

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Anwendungsgebiete von Aluminium und Aluminiumwerkstoffen

Die Hauptabnehmer von Aluminiumwerkstoffen sind die Fahrzeug- und Bauindustrie. Ob Aluminium-Druckgussteile für Halbzeuge, sicherheits- und komforterhöhende Zusatzaggregate oder tragende Teile. Die zunehmend sicherheitsrelevante Konstruktion der Automobile ist auf das Leichtmetall Aluminium regelrecht angewiesen, damit das Fahrzeuggewicht nicht zu extrem ansteigt. So helfen Aluminiumwerkstoffe direkt beim Einsparen von Kraftstoff, dem damit verbundenen Schadstoffausstoß und helfen somit, die Umwelt zu schonen.

Aluminium Bauteil
einfaches Bauteil aus Aluminium

Ein weiterer wichtiger Abnehmer von Aluminium und Aluminiumlegierungen ist die Luft- und Raumfahrtindustrie. Ähnlich wie im Automobilbau ist auch hier das geringe Gewicht der ansonsten sehr stabilen Konstruktionen und Bauteile extrem wichtig.

Problem: der hohe Preis

Oft scheitert der geplante industrielle Einsatz von Aluminium an seinem vergleichsweise hohen Preis. So kostet beispielsweise ein Karosserieblech aus Aluminiumwerkstoff drei Mal so viel, wie das gleiche Blech aus Stahl. Dieser Fakt stellt hohe Anforderungen an das Können von Ingenieuren, Konstrukteuren und Technologen. Sie sind zunehmend noch stärker gefordert, mit intelligenten, werkstoffangepassten Konstruktionen und Technologien, diesen Nachteil rentabel und trotzdem im Sinne unserer Umwelt auszugleichen.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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