Aluminium in der Karosserie

Aluminiumbleche wiegen bei gleichem Volumen rund ein Drittel dessen, was Stahl wiegt. Umgeformt werden sie nach denselben Prinzipien, verhalten sich dabei aber deutlich anders. Eine Methode, die für Stahl ausgelegt wurde, lässt sich nicht einfach übertragen.

Die Legierungsgruppen

5xxx – Aluminium-Magnesium

Nicht aushärtbar, gut umformbar, fest genug für Innenteile und Strukturbleche. Nachteil für Sichtflächen: Beim Umformen können Fließfiguren entstehen, die nach dem Lackieren sichtbar bleiben.

6xxx – Aluminium-Magnesium-Silizium

Aushärtbar: Die endgültige Festigkeit entsteht erst bei der Wärmebehandlung, in der Praxis beim Einbrennen des Lacks. Umgeformt wird im weicheren Zustand. Die übliche Wahl für Außenhautteile, weil die Oberfläche ruhig bleibt.

7xxx – Aluminium-Zink

Die höchsten Festigkeiten, dafür kaum tiefziehfähig. Im Karosseriebau eher als Strangpressprofil oder Schmiedeteil anzutreffen als im Blechbereich.

Was im Prozess anders läuft

• Weniger Dehnung bis zum Versagen. Das Umformvermögen liegt unter dem vergleichbarer Tiefziehstähle. Geometrien, die in Stahl in einer Operation entstehen, brauchen in Aluminium unter Umständen eine zusätzliche Stufe.
• Stärkere Rückfederung. Der Elastizitätsmodul liegt deutlich unter dem von Stahl. Bei gleicher Festigkeit verformt sich das Material beim Entlasten also mehr zurück. Die Kompensation der Wirkflächen fällt entsprechend aufwendiger aus, siehe Rückfederung.
• Empfindlichere Radien. Enge Biegungen verträgt Aluminium schlechter; das Material reißt an der Außenseite der Biegung früher als Stahl. Das wirkt unmittelbar auf die zulässige Bauteilgeometrie zurück.
• Anderes Reibverhalten. Aluminium neigt zum Anhaften an der Werkzeugoberfläche. Schmierstoff und Oberflächenzustand des Werkzeugs sind damit prozesskritischer als bei Stahl, und der Werkzeugverschleiß zeigt sich in anderer Form.
• Richtungsabhängigkeit. Die Eigenschaften unterscheiden sich je nach Lage zur Walzrichtung stärker als bei Tiefziehstahl. Die Ausrichtung der Platine im Coil wird dadurch zu einer Entscheidung mit Folgen.

Folgen für das Werkzeug

Ein Werkzeug, das für Stahl gebaut wurde, lässt sich für Aluminium nicht einfach weiterverwenden. Weil der Werkstoff weicher ist, sind die Umformkräfte geringer. Die Wirkflächen müssen aber feiner bearbeitet sein, weil sich jede Unebenheit stärker abzeichnet, und die Ziehanlage muss auf das veränderte Fließverhalten hin neu ausgelegt werden.

Im Presswerk kommt die saubere Trennung von Stahl und Aluminium hinzu: Gerät Eisenabrieb über Werkzeuge oder Transportbänder auf Aluminiumbleche, droht Kontaktkorrosion und die Oberfläche wird geschädigt. Ebenso muss der Beschnittschrott sortenrein getrennt bleiben, weil Stahlanteile das Wiedereinschmelzen des Aluminiumschrotts entwerten. Das betrifft Anlagenplanung und Logistik stärker als die Methodenplanung, ist in gemischten Presswerken aber eine feste Randbedingung.