Luftfahrtlegierungen fürs Auto

Ziele/Ideen

Durch den Einsatz von Luftfahrtlegierungen in Automobilen können die Reichweite von Elektroautos erhöht und die Batterie sowie die Passagiere im Falle eines Unfalls geschützt werden.

Die konkreten Herausforderungen waren die geringe Umformbarkeit der Luftfahrtlegierungen bei niedrigen Temperaturen sowie das suboptimale Lackeinbrennverhalten, welche beide gelöst werden konnten. Durch den vereinfachten und energieeffizienten Herstellungsprozess wird der Einsatz der Luftfahrtlegierungen im Automobilbau erst wirtschaftlich.

Kurzbeschreibung

Aluminiumlegierungen aus dem Luftfahrtbereich weisen extrem hohe spezifische Festigkeiten auf. Beim Einsatz im Autobau kann daher das Fahrzeuggewicht stark reduziert werden – bei Autos mit herkömmlichem Antrieb sinkt dadurch der CO2-Ausstoß. Aber auch im Zuge der Elektrifizierung des Autoverkehrs treten Konstruktionsprobleme auf, die am Besten mit Bauteilen aus solchen höchstfesten Legierungen gelöst werden können, wie z. B. Batteriekästen und Elemente zum Schutz der Passagierzelle bei einem Unfall.

Bisher wurde der Einsatz von Luftfahrtlegierungen wie Al-Zn-Mg und Al-Cu durch die geringe Umformbarkeit bei Raumtemperatur behindert. Tiefziehteile konnten kaum hergestellt werden. Außerdem konnte die maximale Festigkeit durch die im Autobau eingesetzten Lackeinbrennverfahren nicht erreicht werden.

In unserer Forschungsarbeit wurde ein Verfahren zur Herstellung von Tiefziehteilen aus Luftfahrlegierungen entwickelt. Die Teile zeigen höchste Festigkeit nach dem Lackeinbrennen.

Resultate

Die Ergebnisse wurden in mehreren Artikeln in peer-reviewten wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht, z.B.:

Österreicher, Johannes A., et al. „Two step–ageing of 7xxx series alloys with an intermediate warm-forming step.“ Journal of Materials Research and Technology 12 (2021): 1508-1515.

Österreicher, Johannes A., et al. „Warm-forming of pre-aged Al-Zn-Mg-Cu alloy sheet.“ Materials & Design 193 (2020): 108837.

Schuster, Philipp A., et al. „Characterisation and comparison of process chains for producing automotive structural parts from 7xxx aluminium sheets.“ Metals 9.3 (2019): 305.

Das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen hat mehrere bestehende oder geplante Kooperationen mit Industriepartnern zur arbeits- und energieeffizienten Umformung von Luftfahrtlegierungen, welche auf diesen Ergebnissen basieren.

LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen