Forschung

ALLEGRO – high-performance aluminum alloy components through resource-optimized process technologies

Kurzdarstellung

Aluminium und Aluminiumlegierungen sind seit Jahrzehnten wichtige Konstruktionswerkstoffe und gelten vor allem im Flugzeugbau als unverzichtbar. Aufgrund seiner geringen Dichte eignet sich Aluminium hervorragend als Leichtbauwerkstoff. Bei der Verwendung von Aluminium ist beispielsweise ein Bauteil um den Faktor drei leichter als ein vergleichbares Stahlbauteil. Ein wesentlicher Schlüssel zur technischen Nutzung des Leichtbaupotentials von Aluminium liegt in der Kombination ultrahochfester Aluminiumlegierungen mit neuen Verfahren der Formgebung, um lokale Bauteileigenschaften bedarfsgerecht einzustellen. Der Einsatz ultrahochfester Aluminiumlegierungen spielt bei zukünftigen Leichtbaustrukturen im Bereich der Mobilität eine wichtige Rolle. Die besonderen Eigenschaften dieser Werkstoffklasse wird vor allem in der Elektromobilität benötigt, da aufgrund begrenzter Energiespeicherkapazitäten das Gesamtgewicht des Fahrzeuges und insbesondere seiner tragenden Struktur eine entscheidende Rolle spielt.

Aluminiumknetlegierungen der Gruppen 6000 und 7000 werden ausscheidungsgehärtet und sind aufgrund ihrer Eigenschaften, wie geringes Gewicht und guter Bearbeitbarkeit bei hohen mechanischen Eigenschaften prädestiniert für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Infolge des Kurzzeitglühens und der damit einhergehenden lokal unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten, beispielsweise beim Schweißen, werden Zonen unterschiedlicher Rekristallisationseigenschaften erzeugt, welche sich im Hinblick auf das Korrosionsverhalten als auch den mechanischen Eigenschaften differenziert auswirken. Die größte Herausforderung für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler besteht dabei vor allem in der Erforschung der eigenschaftsbestimmenden Mechanismen als Schlüssel für die Herstellung von Bauteilen, die mit hoher örtlicher Auflösung den jeweiligen Anforderungen angepasst sind.

Dem Bundesland Hessen kommt hierbei eine entscheidende Rolle zu, da drei Automobilhersteller, mehr als zehn etablierte Fahrradhersteller und zahlreiche Zulieferer, wie Hersteller umformtechnischer Werkzeuge und Anlagen, Komponenten für Fahrzeuge der Elektromobilität in Hessen entwickeln und fertigen. Ziel des LOEWE-Schwerpunkts ALLEGRO ist es, neue effiziente Prozesse der integrierten Formgebung und Wärmebehandlung von 7000er und 6000er Aluminiumknetlegierungen durch allgemein übertragbare, quantitative Beschreibungen relevanter Wirkzusammenhänge zu entwickeln.

Beteiligte Forschungseinrichtungen

Forschungseinrichtung I:

Universität Kassel
IPL – Institut für Produktionstechnik und Logistik
tff – Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm

IPL – Institut für Produktionstechnik und Logistik
metform – Fachgebiet Umformtechnik
Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Kurt Steinhoff

IfW – Institut für Werkstofftechnik
Fachgebiet Metallische Werkstoffe
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf

Forschungseinrichtung II:

Technische Universität Darmstadt
PtU – Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Peter Groche

Zentrum für Konstruktionswerkstoffe
Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt
Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Oechsner

Forschungseinrichtung III:

Fraunhofer LBF Darmstadt
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz