Aluminium im PKW-Karosseriebau. Die Alternative mit Zukunft

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Aluminium im PKW-Karosseriebau. Die Alternative mit Zukunft

Leitermann, W. / Rudlaff, T.

Der Einsatz von Al-Werkstoffen für den PKW-Karosseriebau wird vorgestellt. Al mit seinen Legierungen zeichnet sich als Werkstoff im Rohbau vor allem durch ein niedriges spezifisches Gewicht von nur einem Drittel dessen von Stahl aus. Mit diesem Gewicht gekoppelt sind an Tiefziehstähle heranreichende Festigkeitswerte, ein guter Elastizitätsmodul und eine hohe Zähigkeit. Als weitere Eigenschaft bieten die verwendeten Al-Legierungen eine gute Formbarkeit, Spanbarkeit, Schweißbarkeit sowie sehr gute Korrosionsbeständigkeit. Für den KFZ-Rohbau werden die Halbzeugarten Bleche, Profile und Gußteile verarbeitet. Bei Blechen und Profilen kommen die aushärtbaren Legierungen der AlMgSi-Gruppe zum Einsatz. Gußteile werden für Serienanwendungen im Vacuraldruckguß aus der Legierung GD-AlSi10Mg hergestellt. In der Regel werden die Profil- und Gußhalbzeuge vor dem Einbau wärmebehandelt, um die Festigkeit und Dehnung den Anforderungen anzupassen. Bei der Blechumformung muß vor allem bei Außenhautmaterialien mit reduziertem Formänderungsvermögen gegenüber Stahl gearbeitet werden. Das im Stahlbereich dominierende Widerstandspunktschweißen ist bei Al nicht bzw. nur eingeschränkt einsetzbar, da aufgrund der Oxidschicht sehr hohe Ströme verwendet werden müssen (hohen Elektrodenverschleiß). Beim Fahrzeugrohbau unterscheidet sich das von Audi für die Al-Fahrzeuge eingesetzte Konzept ganz wesentlich von den bislang im Stahlfahrzeugbau üblichen. Beim Al-Space-Frame Konzept (ASF) der 1. Generation wird aus den bereits eigensteifen Halbzeugen Profil und Guß eine Tragwerkstruktur aufgebaut. Mit der Vorstellung der Al2-Studie wird auch das Spaceframekonzept der 2. Generation vorgestellt. Eine deutliche Kostenreduktion ist durch die Reduktion der Anzahl der gebogenen Profile möglich. Von nur 49 % geraden Profilen beim ASF 1 wird der Anteil auf 84 % beim ASF 2 erhöht. Der erreichte Automatisierungsgrad von über 90 % beruht auf eine Vielzahl innovativer Maßnahmen. Mit einer Gesamtschweißnahtlänge von ca. 35 m hat das Laserstrahlschweißen das bisher führende Metall-Inertgas-Schweißen (nur noch 20 m) verdrängt. (Görges, U.)