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Weniger Alu, geringere Kosten

| Redakteur: Claus-Peter Köth

Novelis wirft im Wettkampf mit der Stahlfraktion neue Alubleche in den Ring. Eine neue Form des Plattierens ermöglicht die Reduzierung der Blechdicken und verbessert so die Kostenposition von Aluminium.

Aluminiumbleche mit unterschiedlichen Zonen und Eigenschaften ließen sich bislang nur mittels Walzplattieren erzeugen. Weil es sich dabei um ein zeitaufwändiges und kostspieliges Verfahren handelt, machten plattierte Aluminiumbleche bisher nur für wenige Legierungskombinationen Sinn. Eingesetzt wurden sie hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt sowie für Wärmetauscher.

Mit einem neuen Herstellverfahren hat Novelis nun auch die Automobilindustrie im Visier. Denn im Karosseriebau setzen technische Hürden und Vorgaben den Aluminiumblechen gewisse Grenzen. Beispielsweise sind sie bezüglich Festigkeit und Umformbarkeit im Vergleich zu Stählen teilweise deutlich limitiert.

Neuartiges, patentiertes Verfahren

Die Lösung besteht darin, mehrere Legierungsschichten definiert zu einem einzigen Aluminiumbarren zu gießen und dann wie gewohnt auszuwalzen, bis die gewünschte Blechdicke entsteht – aber nun mit unterschiedlichen Materialqualitäten und Eigenschaften. „Uns ist es nach dreijähriger intensiver Forschung im Labor als erstem gelungen, dieses Verfahren in einwandfreier Qualität und zu wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu realisieren. Inzwischen haben wir die Technik weltweit patentieren lassen“, kommentiert Martha Brooks, Chief Operating Officer bei Novelis.

Im Walzwerk Oswego in den USA hat Novelis im Frühjahr dieses Jahres die erste Anlage mit bis zu 70 000 Tonnen Kapazität in Betrieb genommen. Mit den dort produzierten Verbundwalzbarren und Walzblechen ersetzt der Aluminiumspezialist bereits die gesamte nordamerikanische Produktion von walzplattierten Blechen für Wärmetauscher.

Für jeden Bereich das optimale Blech

Mit weiteren Kunden wird an Pilotprojekten gearbeitet. Der Fokus liegt nach eigener Aussage auf maßgeschneiderten Lösungen mit hoher Festigkeit, hoher Umformbarkeit und sehr guten Oberflächeneigenschaften. „Wir können bei den Verbundwalzbarren die Eigenschaften und Funktionalitäten der Kern- und Oberflächenlegierungen jeweils separat festlegen und somit für jeden Anwender das optimale Blech herstellen“, erläutert Roland Harings, Verkaufs- und Marketing-Chef Automotive von Novelis Europe.

Darüber hinaus eröffnet das Verfahren laut Novelis völlig neue Anwendungsgebiete. Einige Beispiele:

· Eine hochfeste Aluminiumlegierung als Kern mit einer gut umformbaren Oberflächenschicht löst das Problem des Falzens höherfester Aluminiumwerkstoffe um enge Radien und ist im Vergleich zu konventionellen Aluminium-Karosserieblechen bis zu zehn Prozent dünner. Anwendungsbeispiele sind Außenbleche für Klappen, Türen oder Kotflügel, die durch geringes Gewicht, hohe Festigkeit, gute Falzeigenschaften und optimale Formbarkeit überzeugen müssen.

· Eine gut umformbare Kernlegierung kann mit einer Oberflächenlegierung kombiniert werden, die den erforderlichen Korrosionsschutz beisteuert. Türinnenbleche weisen so beispielsweise eine um bis zu 15 Prozent bessere Dehnbarkeit als herkömmliche gut formbare Aluminiumlegierungen auf und können leichter tiefgezogen werden.

· In der tragenden Karosseriestruktur, etwa im Vorderwagen, sind Bauteile mit hoher Energieaufnahme beim Aufprall und geringer Neigung zur Rissbildung gefragt. Auch dieses Anforderungsprofil erfüllen Aluminiumbleche, die eine optimale Formbarkeit der Oberfläche aufweisen.

· Bei Dächern sind Aluminiumbleche gefragt, die sehr fest und korrosionsbeständig sind und zweitens bei einer Verbindung mit Stahl nur eine minimale thermische Verformung aufweisen. Ein Aluminiumblech mit hochfestem Kern und korrosionsbeständiger Oberfläche kann dieses Anforderungsprofil erfüllen und ermöglicht auch noch eine Einbrennlackierung.

Stranggussverfahren mit sekundärer Wärmeabführkammer

In Oswego stellt Novelis die Verbundwalzbarren aus einer Aluminium-Kernlegierung und einer oder mehrerer Schichten anderer Aluminiumlegierungen her. Die so genannte Fusion-Technologie beruht auf dem herkömmlichen Stranggussverfahren, erweitert um eine sekundäre Wärmeabführkammer. Sämtliche Kühlmittel- und Flüssigmetallströme werden mit mehreren Durchfluss- und Niveausensoren überwacht, deren Daten für die Einhaltung der thermischen und mechanischen Randbedingungen herangezogen werden. „Das gleichzeitige Vergießen unterschiedlicher Legierungen führt zu einer defektfreien metallischen Verbindung zwischen den Schichten“, erklärt Brooks. Anschließend werde der Verbundwalzbarren – wie traditionelle monolithische Aluminiumbarren – auf den herkömmlichen Anlagen warm- und kaltgewalzt.

Die Schnittstellen sind laut Brooks oxidfrei und zeichnen sich durch eine minimale Vermischung der Legierungen und eine optimale metallurgische Verbindung aus. Bei Zugproben erfolgt der Bruch jeweils in der Legierung mit der geringeren Festigkeit, nicht an der Schnittstelle der beiden Materialien. Selbst wenn die Werkstoffprobe an der Schnittstelle bis zum Bruch belastet wird, pflanzt sich der Riss bis in den Kern fort und bewirkt nur eine minimale Schichtablösung. Die Biegeprobe um 180 Grad bei einer hoch formbaren Aluminiumlegierung führte zu keinerlei Oberflächenrissen, die Korrosionsbeständigkeit blieb gewahrt.

Neues Gießzentrum in der Schweiz

„Da auch unsere Kunden in Europa großes Interesse an den flexiblen Aluminiumblechen haben, werden wir bis Anfang 2008 in Sierre/Schweiz eine ähnliche Produktionsstätte wie in den USA mit gleicher Kapazität aufbauen“, betont Brooks. In das neue Gießzentrum sollen rund 32 Millionen Dollar investiert werden. Zusammen mit einer vollautomatischen Laser-Schneidanlage, die bereits Ende 2006 in Betrieb geht, will Novelis dann auch seinen europäischen Kunden „maßgeschneiderte Blechplatinen mit optimalen Produkteigenschaften“ anbieten.

Die Verbundwalzbarren lösen auch ein Problem des traditionellen Walzplattierens. Dort werden die Oberflächenschichten speziell an den Kanten ausgedünnt und sind dadurch unterschiedlich dick. Beim Gießen des Verbundwalzbarrens kann die Kokille nun über die gesamte Breite des Barrens profiliert werden. Ergebnis ist eine über die gesamte Breite kontrollierte und variable Schichtdicke, welche die Kantenausdünnung beim Walzen ausgleicht und die nach dem Walzen nur sehr geringe Abweichungen vom Nennwert zulässt. Die geringere einzuplanende Toleranz führt zu einem etwa drei Prozent dünneren Gesamtpaket bei gleicher Kerndicke.

Novelis ist ein Spin-Off des kanadischen Aluminiumgiganten Alcan und seit 2002 bei Aluminiumwalzprodukten und dem Recycling von Aluminiumdosen aktiv. Mehr als 12 500 Mitarbeiter in elf Ländern erwirtschafteten 2005 einen Umsatz von 7,8 Milliarden Dollar. Die Alubleche für die Karosserien von Audi A8 und TT, Jaguar XJ und XK sowie zahlreiche Motorhauben, Türen, Kotflügel und Kofferraumdeckel anderer Pkw kommen von Novelis.

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