Der Werkstoff Aluminium und die Arbeit von Aluminium Deutschland

Ob Bau, Verkehr oder auch Oberfläche und Korrosion, die Referenten von Aluminium Deutschland (AD) pflegen zu den Anwendern aus all diesen Bereichen engen Kontakt. Weiter kann durch die kontinuierliche Marktbeobachtung stets eine fundierte und anwendungsspezifische Beratung sichergestellt werden. Zu all den oben aufgeführten Bereichen ist AD die Anlaufstelle für Beratungsanfragen und durch – Grund genug, sich diese Bereiche einmal vor Augen zu führen. Wo findet sich eigentlich Aluminium im Bau und dem Verkehr und wie verhält es sich mit den übergeordneten Themen Oberfläche und Korrosion?

Dr. Andreas Postler
Dr. Andreas PostlerKommunikation - Märkte - Wirtschaftspolitik

Aluminium im Bau

Aluminium im Bereich der Architektur springt einem förmlich direkt ins Auge. Fassaden und Dacheindeckungen aus Aluminiumblechen und -profilen bilden das Aushängeschild für die beeindruckendsten Gebäude weltweit. Bei den Fensterprofilen genießen die Profilhersteller einen enormen Gestaltungsspielraum. Für Spezialfälle können eigens für die Anwendung konstruierte Profile angefertigt werden. Neben der klassischen Anwendung in Gebäuden findet Aluminium in Wintergärten, Straßenmöbeln und auch Fußgänger- und Fahrradbrücken Anwendung. An dieser Stelle lässt sich der Vorteil des geringen spezifischen Gewichtes von Aluminium herausstellen. Die Fußgängerbrücken können bequem in den Hallen der Hersteller komplett zusammengebaut, per Spedition zum Bestimmungsort transportiert und dort von einem Kran an Ort und Stelle eingehoben werden.

Aluminium im Bereich Mobilität

Doch nicht nur Brücken aus Aluminium sind Treiber für eine nachhaltigere Form der Mobilität. Im Bereich Automobil ist Aluminium seit langer Zeit zu finden – beispielsweise in Antriebssträngen, Fahrwerken, Kühlsystemen, Karosserien und auch Dekorelementen. Alles begann mit dem Automobilrennsport. Hier wurde nach einem leichten Werkstoff gesucht. Schnell hielt Aluminium Einzug und sorgt seitdem für Bestzeiten auf den Rennstrecken. So war es nur eine Frage der Zeit, bis Aluminium auch in der Serienfertigung zu finden war. Anfang der 1990er wurde der erste Audi A8 mit Vollaluminiumkarosserie entwickelt und es begann eine intensive Zusammenarbeit der Automobilindustrie mit der Aluminiumindustrie, um die Aluminium-Knet- und Guss-Halbzeuge für die erhöhten Anforderungen dieser Karosseriebauweise bei Serienfahrzeugen gemeinsam zu entwickeln. Seitdem war die Entwicklung rasant. Neben Vollaluminiumkarosserien in der Oberklasse wird inzwischen auch im Karosseriebau anderer Fahrzeugsegmente auf Aluminium gesetzt – hier oft in Multi-Material-Bauweise mit Stahl. Auf den Bereich Nachhaltigkeit bezogen ist der Leichtbau wichtig für die Einhaltung von CO2-Grenzwerten und besonders bedeutend bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, da hier das Fahrzeuggewicht großen Einfluss auf die Reichweite hat. Last but not least werden die Batterien von Elektrofahrzeugen bei Unfällen von Batteriekästen aus Aluminium geschützt.

In AD-Arbeitskreisen wird die vorwettbewerbliche Weiterentwicklung in Zusammenarbeit mit den Automobilherstellern kontinuierlich und intensiv vorangetrieben. Dies geschieht durch – oftmals selbstfinanzierte – gemeinsame Forschungsprojekte, die Erarbeitung von einheitlichen Spezifikationen und Prüfverfahren für mechanische Kennwerte, Umform- und Oberflächeneigenschaften sowie Fügeverfahren. Außerdem werden regelmäßig Ringversuche durchgeführt, um eine einheitliche Anwendung der Prüfverfahren und -methoden in den Hersteller- und den Kundenlaboren sicherzustellen.

Korrosion

Der Themenbereich Korrosion von Aluminium sorgt stets für hohen Beratungsbedarf. Anders als im Falle von Stahl bildet Aluminium eine schützende Oxidschicht, wenn es mit Sauerstoff in Kontakt kommt. Die Materialabtragsraten sind folglich bei Kontakt mit Sauerstoff anfänglich hoch und nehmen mit der Zeit ab. Die Aluminiumlegierungen, welche im Bereich Bau eingesetzt werden, behalten auf diese Weise ihre technischen Eigenschaften auch ohne eine Oberflächenveredelung durch Lack oder Eloxal, solange korrosionsschutzgerecht konstruiert worden ist. Im Architekturbereich dienen Oberflächenveredelungen somit dekorativen Zwecken, denn die schützende Oxidschicht, die Aluminium im Kontakt mit Sauerstoff bildet, kann keinen ästhetischen Ansprüchen gerecht werden. Doch man darf nicht Gefahr laufen, die Korrosion außer Acht zu lassen.

Der Korrosionsschutz ist im Falle von Aluminium äußerst komplex. Nicht immer gestaltet es sich so einfach wie bei dem oben angeführten Einsatz im Baubereich. Es gilt mannigfaltige Begebenheiten zu beachten. In welcher Umgebung und unter welchen Prozessbedingungen wird das Bauteil eingesetzt? Welche Legierungen werden eingesetzt? Man kann an diesem Fragenkatalog – hier ohne Anspruch auf Vollständigkeit – erkennen, dass das Thema Korrosion immer für den Einzelfall analysiert werden muss. Es ist ein Leichtes nachzuvollziehen, dass mit Fortschreiten der technischen Entwicklungen immer neue Fragestellungen auftauchen. Deshalb ist die Arbeit des Verbandes im Bereich Korrosionsschutz von enormer Wichtigkeit. Der AD-Arbeitskreis „Korrosionschemie“ bildet seit mehr als 40 Jahren eine vorwettbewerbliche, industrieinterne Plattform für Informationsaustausch und Forschungsprojekte. Eng verbunden ist der Arbeitskreis „Korrosionschemie“ mit verschiedenen Forschungsgremien der Aluminiumindustrie, der Automobilindustrie, der Luftfahrtindustrie sowie Aluminium-Weiterverarbeitern und Forschungsinstituten.

Oberfläche

Verwandt mit dem Korrosionsschutz ist der Themenkomplex „Oberfläche“. Ist ein Korrosionsschutz erforderlich oder werden dekorative Anforderungen an die Oberfläche gestellt, so wird Aluminium anodisiert oder beschichtet.

Das Verfahren der anodischen Oxidation – Eloxieren – gestatten es, in geeigneten Elektrolyten Oxidschichten mit einer im Vergleich zur natürlichen Oxidschicht 200- bis 2000-fachen Schichtdicke herzustellen. Diese anodisch erzeugten Oxidschichten sind mit dem Aluminium fest verbunden, hart und verschleißfest und geben die Oberflächenstruktur der ursprünglichen Metalloberfläche unverändert wieder. Darüber hinaus erhalten sie den metallenen Charakter des Bauteils. Auch ist es möglich, die Eloxalschichten einzufärben. Die Farbpalette für die elektrolytische Einfärbung ist jedoch begrenzt.

Die Beschichtung von Aluminium erfolgt mittels Pulver- oder Flüssiglacken. Die Oberfläche der Profile und Bleche wird dazu heute fast ausschließlich mit chromfreien und chrom-VI-freien Vorbehandlungschemikalien oder durch einen Anodisationsprozess nachhaltig und umweltschonend vorbehandelt. Für den Beschichtungsprozess ist die Oberflächenvorbehandlung von besonderer Bedeutung, denn auch der qualitativ hochwertigste Lack kann keine Fehler in der Vorbehandlung ausgleichen. Nach der Vorbehandlung erfolgt die Applikation des Pulver- oder Flüssiglackes. Eine fast unbegrenzte Farbpalette steht hier zur Verfügung.

Die Oberfläche ist der Imageträger eines jeden Projektes oder Bauteils. Enthaftungen und Verfärbungen sind sofort sichtbar und können den Wert dramatisch beeinflussen. AD ist in nationalen und internationalen Normungsgremien und Qualitätsorganisationen aktiv, um Verfahren und Standards weiterzuentwickeln und eine hohe Qualität zu sichern.