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Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbauweisen lassen sich mit Magnesium in Bauteilen für die Automobilindustrie oder den Maschinenbau bis zu 75 Prozent Masse einsparen. Bild: © digitalstock - Fotolia.com

Magnesium ist das leichteste Konstruktionsmetall und auf der Erde in nahezu unbegrenzter Menge verfügbar. Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbauweisen lassen sich mit dem Einsatz von Magnesium in Bauteilen für die Automobilindustrie oder den Maschinenbau bis zu 75 Prozent Masse einsparen.

Die in Freiberg entwickelte Gießwalztechnologie soll in den kommenden Jahren weltweit erstmalig für die Erzeugung von Magnesiumdraht erprobt werden. Dafür wird nun eine Pilot-Forschungsanlage errichtet, deren Finanzierung das Sächsische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst mit fünf Millionen Euro aus dem EU-Regionalfonds fördert. Eigens zur Unterbringung dieser Anlage errichtet die TU Bergakademie Freiberg auf dem Campus eine Versuchs- und Maschinenhalle.

Das Leichtmetall Magnesium ist insbesondere für die Automobilindustrie ein vielversprechender Werkstoff. Magnesiumdraht wird verwendet für Schweißdraht, Schrauben, Nieten, Bolzen (als Fügematerial), in hybriden Drahtstrukturen (als Konstruktionsmaterial) oder für den biomedizinischen Einsatz (vor allem Selten-Erd-Legierungen).

Große Zukunft für den Werkstoff Magnesium

Ein Beispiel aus dem studentischen Umfeld nimmt vorweg, welche Zukunft dem Werkstoff Magnesium bevorsteht: Denn ihren Elektrorennwagen fertigten die Studenten des Racetech Racing Teams aus einem Magnesium-Monocoque. Den 45 Studenten des Konstruktionsteams ist es gelungen, mit der selbsttragenden Karosserie aus Magnesium etwas weltweit Einzigartiges zu schaffen und nicht nur den Automobilisten im Rennsport zu zeigen, was mit dem recyclebaren Werkstoff Magnesium möglich ist.

Im Gegensatz zum Carbon ist Magnesium zu 100 Prozent wiederverwertbar. Somit leistet auch die Formula-Student und vor allem das Racetech Racing Team einen Beitrag zur nachhaltigen Mobilität. Im Zusammenhang mit dieser Bauweise reichte die Technische Universität Freiberg auch Patente ein.

„Metalle werden nicht aus dem Fahrzeug verschwinden“, sagt Professor Rudolf Kawalla, Prorektor für Forschung an der TU Bergakademie Freiberg. „Auch wenn die Elektromobilität die Konstruktion des Autos und damit auch die eingesetzten Werkstoffe komplett verändert. Aufgrund seiner vielen Vorzüge sehe ich gerade im recycelbaren Leichtbauwerkstoff Magnesium großes Potenzial. Magnesium ist, wie andere Metalle, gut formbar, was sich auch auf das Crash-Verhalten positiv auswirkt. Kunststoffe wie CFK (Kohlenfaserverstärkter Kunststoff) etwa sind instabil, sobald Risse entstehen.“ Das neue Freiberger Gießwalzverfahren verspricht eine wirtschaftliche Produktion des Metalls.

Neue Technik für Magnesiumband-Herstellung

In den vergangenen 15 Jahren hat das Institut für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg gemeinsam mit dem Industriepartner MgF Magnesium Flachprodukte eine neue Technologie zur Herstellung von Magnesiumband durch kombiniertes Gieß- und Bandwalzen entwickelt. Das besondere Merkmal des Gießwalzverfahrens ist, dass eine metallische Schmelze unmittelbar zwischen zwei rotierenden Walzen vergossen wird und so während des Erstarrungsvorgangs eine erste Umformung erfährt.

Die neue Herstellungsroute verbessert durch die Einsparung von Prozessschritten und Energie die Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Andererseits wirkt sich bei der neuen Technologie die rasche Erstarrung in Verbindung mit einer partiellen Umformung positiv auf das Umformvermögen, die mechanischen Eigenschaften und die Qualität der Erzeugnisse aus. Die Technologie soll jetzt für eine Anwendung bei Magnesiumdraht weiterentwickelt werden. Konkret sollen die Kosten um drei Viertel gesenkt werden, ohne dass die Qualität beeinträchtigt wird. Gegenüber dem herkömmlichen Strangpressprozess punktet das Gießwalzen durch Kontinuität und eine hohe Geschwindigkeit, was die wirtschaftliche Ausbringung von Langprodukten wie Draht erhöht.

Für den anstehenden Generationenwechsel in der metallverarbeitenden Industrie werden in den kommenden Jahren auf dem Arbeitsmarkt Experten auf dem Gebiet der Metallformung gesucht. Die TU Bergakademie Freiberg bildet Ingenieure aus, die bereits während des Studiums die Theorie an Anlagen in industrienahem Maßstab praktisch anwenden. In Lehre und Forschung werden moderne Methoden der Prozesssimulation entwickelt und genutzt, Fertigungsprozesse gesteuert und überwacht. Auch die Qualitätssicherung spielt eine große Rolle. Die Studierenden bekommen ein hohes Maß an technologischer Kompetenz vermittelt. hei