Sprit sparen mit Magnesium

Ein Metall, leicht wie eine Feder – der Traum aller Autobauer. Magnesium kommt diesem Ideal schon ziemlich nahe: Es wiegt etwa ein Drittel weniger als Aluminium und ist sogar zwei Drittel leichter als Stahl. Ein idealer Werkstoff, um energiesparende Autos zu bauen. „Doch man kann Stahl nicht einfach durch Magnesium ersetzen“, erklärt Michael Kieninger vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt. „Die Bauteile müssen, auch wenn sie leicht sind, Stößen, Vibrationen und Korrosion standhalten – das Auto soll am Ende auch stabil sein.“

Magnesium selbst ist für den Fahrzeugbau zu weich. Durch die Verbindung mit anderen Elementen lassen sich die Eigenschaften jedoch verändern. Im EU-Projekt „Mg-Chassis“ haben Forscher aus Deutschland, Schweden und Israel mit den Automobilherstellern VW, Opel und Fiat neue Magnesiumlegierungen entwickelt und getestet. Am israelischen Magnesium Research Institute entstanden leichte, aber dennoch extrem belastbare Werkstoffe aus Magnesium, das mit geringen Mengen Aluminium, Zink und Mangan aufgeschmolzen wurde. Die Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM in Bremen gossen daraus Bauteile. Wissenschaftler am LBF untersuchten diese Demonstratoren nach allen Regeln der Ingenieurskunst: „Wir haben zum ersten Mal alle relevanten Einflussgrößen auf die Betriebsfestigkeit an Bauteilen untersuchen können: Schwingfestigkeit bei Belastungen mit konstanten und variablen Lastamplituden und Bruchverhalten unter Stoßbelastungen“, sagt Christian Pohl vom LBF. Zusätzlich erforscht wurde der Einfluss einer bleibenden Verformung auf die Bauteillebensdauer, ausgelöst zum Beispiel, wenn der Fahrer den Bordstein touchiert. „Dabei hat sich gezeigt, dass manche der Magnesium-Legierungen exzellente Mate-rialeigenschaften haben und zum Bau sicherheitsrelevanter Bauteile wie Chassis oder Fahrwerk geeignet sind“.

Ein Fahrwerk aus Magnesium-Legierungen wäre eine echte Innovation: Bisher haben Autobauer das leichte Metall fast nur im Innenraum bei nicht sicherheitskritischen Komponenten eingesetzt, beispielsweise als Armaturenträger oder Konsole. Die Ergebnisse aus dem EU-Projekt werden die Einsatzmöglichkeiten des superleichten Werkstoffs enorm erweitern, davon ist Christian Pohl überzeugt: „Mit Hilfe unserer Kennwerte können die Konstrukteure jetzt die Belastbarkeit eines Bauteils bestimmen, mit den tatsächlichen Belastungen vergleichen und dann die geeignete Legierung auswählen.“