Gießen statt walzen

28. Juni 2015, 19:28
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Der Metallurge Stefan Heugenhauser erforscht, was Alu-Werkstoffe zusammenhält

Hochfest, möglichst leicht und an der Außenseite korrosionsbeständig. So könnte das Anforderungsprofil eines Werkstoffes lauten, der in der Luftfahrt – etwa am Rumpf eines Flugzeugs – verwendet wird. In so einem Fall kommen Verbundplatten aus verschiedenen Legierungen zum Einsatz: Aluminium, beispielsweise mit Kupfer oder Magnesium vermengt, ergibt eine Metalllegierung mit bestimmten Eigenschaften, die mit einer zweiten Alu-Legierung zum hochspezialisierten Verbundwerkstoff vereint wird.

Stefan Heugenhauser vom Österreichischen Gießerei-Institut (ÖGI) forscht an einer neuen Methode, wie man die unterschiedlichen Aluminiumlegierungen zu einem Bauteil vereint. "Heutzutage entsteht ein solcher Verbundwerkstoff meist dadurch, dass man zwei Aluminiumplatten übereinanderlegt und unter hohem Druck und hoher Temperatur miteinander verwalzt", erklärt der 1985 geborene Salzburger. "Wir wollen aber einen Prozess entwickeln, die beiden unterschiedlichen Legierungen durch ein Gießverfahren zu verbinden." Die Einsparung des Walzprozesses mache die Produktion einfacher und günstiger. Festere Legierungskombinationen, die nur schwer zu verwalzen sind, würden möglich.

Im Rahmen des von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) unterstützten Projekts Hiperbear 2.0 ("Highly Innovative Production of Efficient Radial Bearings") haben Heugenhauser und Kollegen eine Pilotanlage entwickelt, um eigene Verbundgussplatten zu fertigen. Eine Substratplatte werde dabei erhitzt und eine flüssige Aluminiumlegierung aufgegossen. "Die Kunst dabei ist, Gießgeschwindigkeit und Temperatur so zu erwischen, dass sich ein metallurgischer Verbund einstellt", so der Forscher. Die geeigneten Prozessparameter verändern sich dabei natürlich mit der Wahl neuer Materialien.

Der Gießvorgang in der Pilotanlage findet in einem Computermodell eine virtuelle Entsprechung. "Wir verwenden die Simulation, um ein klares Bild zu bekommen, welche Temperaturen während des Prozesses, etwa in der Verbundzone zwischen Substrat und Aufguss, herrschen." Bereits in der Entwicklung der Anlage sei das Modell hilfreich gewesen, um thermische Verhältnisse und Schmelzefluss vorauszusagen.

Das neue Verfahren habe das Potenzial, den Walzprozess in bestimmten Bereichen zu ersetzen, so der Forscher. Ziel des 2016 auslaufenden Projektes ist eine seriennahe Gießanlage. Die Pilotanlage ist auch Gegenstand von Heugenhausers laufender Dissertation am Lehrstuhl für Gießereikunde der Montanuniversität Leoben.

Vor kurzem wurde der Metallurge vom Forschungsnetzwerk Austrian Cooperative Research (ACR) zum ACR-Experten gekürt – eine Initiative, um die Wissenschafter des Netzwerks vor den Vorhang zu holen. Er sei schon immer sehr "technikaffin" gewesen, erklärt der in Zell am See und München aufgewachsene Forscher. Die Wahl des Gießereiwesens habe sich nach wenigen Monaten an der Uni als richtig erwiesen, blickt er zurück. Die Faszination hält bis heute an. Obwohl der Metallguss eine alte Kunstform ist, bringe die Jagd nach leistungsfähigeren Werkstoffen stets neue Herausforderungen mit sich. Heugenhauser macht sich keine Sorgen um die Zeitgemäßheit des Berufs: "Es ist noch genug Arbeit vorhanden." (Alois Pumhösel, 28.6.2015)

  • Stefan Heugenhauser entwickelt Gießprozesse für Verbundwerkstoffe aus Aluminium.
    foto: ögi

    Stefan Heugenhauser entwickelt Gießprozesse für Verbundwerkstoffe aus Aluminium.

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