Alu-MMC : Hart wie Stahl, leicht wie Alu

Ab 2011 erforscht das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH stabile Leichtgewichte: Die Herstellung von Aluminium-Matrix-Kompositen ist Gegenstand eines neuen Forschungsprojektes.

Hart wie Stahl und leicht wie Aluminium: Was wie der Traum eines jeden Konstrukteurs scheint, bieten so genannte Aluminium-Matrix-Komposite, kurz Alu-MMC. Diese Werkstoffverbünde mit einer Matrix-Struktur aus Aluminium, die mit Keramikpartikeln verstärkt ist, sind sehr stabil und hoch belastbar. Interessant sind sie daher zum Beispiel für den Einsatz im Fahrzeugbau. Doch die Herstellung durch spanende Bearbeitung ist bislang teuer, und die Werkstoffqualität leidet bei dem Herstellungsprozess.

„Bei der Herstellung von Aluminium-Matrix-Kompositen durch Fräsen wird die Matrix-Struktur beschädigt“, erklärt Malte Stonis, Abteilungsleiter am IPH, die Nachteile der spanenden Bearbeitung. „Und dadurch verliert das Material an Stabilität.“ Wie die Materialeigenschaften der Aluminium-Matrix-Komposite bereits durch die Herstellung verbessert werden können, erforschen die Wissenschaftler am IPH ab 2011 in einem neuen Forschungsprojekt.

„Vielversprechend ist die Herstellung durch Schmiedeverfahren“, so Stonis. Das Schmieden führe zu einer Festigkeitssteigerung, weil dabei Verfestigungsprozesse stattfänden. Die Vorteile des Schmiedens als Herstellungsverfahren könnten somit mit den vorteilhaften Eigenschaften der Aluminium-Matrix-Komposite verbunden werden. Die hohen Herstellungskosten durch spanende Bearbeitung würden dadurch reduziert.

Erste wissenschaftliche Untersuchungen zum Schmieden von Aluminium-Matrix-Kompositen gibt es bereits. Dabei erfolgt nach dem Schmieden jedoch noch eine spanende Bearbeitung, um überschüssige Materialreste (so genannten Grat) zu entfernen. Potenzial sieht Stonis in der Anwendung des gratlosen Schmiedens. „Bislang kommt dieses Verfahren in Zusammenhang mit Alu-MMC nicht zum Einsatz“, erklärt der Ingenieur. „Wie wir aber schon in anderen Projekten gesehen haben, bietet das Schmieden ohne Grat große Einsparpotenziale bei Material- und Energieeinsatz.“ Die Herstellung von Aluminium-Matrix-Kompositen könnte dadurch erheblich kostengünstiger werden.

Die Anwendung des gratlosen Schmiedens auf Aluminium-Matrix-Komposite untersuchen die Wissenschaftler des IPH in den kommenden zwei Jahren. Gefördert wird das Projekt „Gratloses Schmieden von Metall-Matrix-Kompositen auf Aluminiumbasis“ von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).