Autor: Jürgen Wachter, Head of Heraeus Amloy Technologies
Der Einsatz amorpher Metalle öffnet neue Möglichkeiten für die Mobilität der Zukunft, meint Jürgen Wachter, Head of Heraeus Amloy Technologies. Erfahren Sie mehr in seinem Beitrag für "Macher der Mobilität".
Jürgen Wachter, Head of Heraeus Amloy Technologies
Heraeus Amloy Technologies
Selbstverständlich ist es utopisch, schon morgen die schnellste, sauberste und günstigste Mobilität anbieten zu können. In vielen Gremien, Ausschüssen und Entwicklungsrunden wird der große Plan der Umsetzung daher stetig diskutiert. Das ist auch gut so. Klimaziele, Ressourcenknappheit und Infrastrukturen sind globale Themen, die keinen Schnellschuss erlauben. Dennoch liegt auf der Hand, dass die übergeordneten Ziele und Maßnahmen schnellstmöglich heruntergebrochen und bestehende Innovationen zur Lösung genutzt werden müssen. Denn eines ist klar: Unbegrenzt Zeit zur Diskussion haben wir nicht. Der Ansatz der Mobilität von Morgen muss bereits heute in die Tat umgesetzt werden.
Ob batterieelektrischer Antrieb oder Brennstoffzelle, als Materialexperte bietet Heraeus Amloy heute schon Lösungen an, um die Ziele der Reichweitenerhöhung, Energiereduktion und Materialkreisläufe im Mobilitätsbereich dort zu ermöglichen, wo konventionelle Werkstoffe an die Grenze der Realisierung gelangen. Durch den Einsatz amorpher Metalle im Bereich der Herstellung von mechanischen Einzelteilen für die Verkehrsmittel von morgen, sind wir in der Lage bestehende Leichtbaugrenzen und Energieeffizienzen anzugehen und deren Wirkung auf Kosten, Ressourcen und den globalen CO2-Footprint zu reduzieren.
Reichweitenversprechen einlösen
Allen voran ermöglicht der technologische Fortschritt im 3-D-Druck die Spitzen der Bauteiloptimierung mit bestehenden Materialien zu tangieren. Der Gedanke des Leichtbaus stößt allerdings auch hier an seine Grenzen. Herkömmliche metallische Werkstoffe und Legierungen sind in ihren mechanischen Eigenschaften begrenzt. Unter Ausnutzung modernster Produktionstechnologien im Spritzguss sowie der additiven Fertigung ist es aber bereits heute möglich mit amorphen Metallen einen neuen Treiber des Leichtbaus zu nutzen. Hochbelastete und gleichzeitig hochelastische Bauteile wie Kupplungs- oder Getriebekomponenten aber auch Zahnräder lassen sich dünner und leichter auslegen. Diese Gewichtsersparnis ermöglicht neue Reichweiten jenseits der Debatte um alternative Antriebstechnologien.
Im Sinne des nachhaltigen Materialeinsatzes wird hierbei ebenso die Langlebigkeit unterstützt. Durch ihre sehr gute Verschleiß- und Kriechfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit eignen sich amorphe Metalle gleichermaßen für den widerstandsfähigen Einsatz unter Dauerbelastung als auch unter punktueller Schlagbeanspruchung.
Neben dem Einsatz am primären Objekt der Mobilität lassen sich amorphe Metalle auch für eine höhere Energieeffizienz in der Herstellung von spritzgegossenen Kunststoffbauteilen verwenden. Eine hohe Oberflächengüte in Werkzeugeinsätzen aus amorphem Metall führt nachgewiesen zu weniger Defekten bei anspruchsvollen Kunststoffkomponenten. Hierbei werden Kennwerte von Stahl oder Aluminium bereits übertroffen.
Aber nicht nur höhere Standzeiten der Werkzeuge und kürzere Zykluszeiten der Bauteilherstellung sind erreichbar. Den größten Mehrwert bieten Werkzeugeinsätze aus metallischen Gläsern im Rahmen ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit und ihrer guten Wärmekapazität. Hierdurch lassen sich in Spritzgussmaschinen Peripherietechnologien auf ein Minimum reduzieren. Die Hochwertigkeit des Werkstoffes resultiert letztlich in einer Reduktion des gesamten Energieaufwands.
Technologischen Vorsprung sukzessive nutzen
Neben den bereits erwähnten Verbesserungen von mechanischen Komponenten spielen auch die Haptik, Kratzfestigkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit im Bereich der Dekorelemente und haptischen Bauteilen eine Rolle. Während sich herkömmliche Metalle ohne die galvanische Nachbearbeitung kalt anfühlen, bieten amorphe Metalle mit einer haptisch ansprechenden, anti-allergischen und korrosionsbeständigen Oberfläche einen Mehrwert, da sie auf die Galvanisierung verzichten können. Auch neue Formen der Mobilität werden hier zur Verwirklichung befähigt. Ob kriechfeste Rotorblätter von Drohnen und Flugtaxis oder Drucksensoren mit hoher Genauigkeit und geringer Hysterese, amorphe Metalle treten bereits heute als Wegbereiter der Mobilität von morgen hervor.
Die Möglichkeiten einen schrittweisen Mehrwert in der Debatte um die Mobilität der Zukunft zu realisieren liegen also vielseitig vor. Der Einsatz amorpher Metalle entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Werkzeugeinsatz bis hin zum nachhaltigen Fahrzeugbau verdeutlicht dieses Potenzial. Legen wir also die komplexen Blaupausen zur Seite. Fangen wir an, das große Ziel in realisierbare Möglichkeiten zu vereinfachen.
Dieser Essay ist Teil der Reihe "Macher der Mobilität. Visionen und Ideen zur Mobilität von morgen", die 2021 als ATZextra-Buch erscheinen wird. Herausragende Köpfe der Branche beantworten darin die Frage: "Wie gestalten Sie die Zukunft?" Die Beiträge werden visionäre Ausblicke, nachhaltige Konzepte und innovative Entwicklungen führender Expertinnen und Experten zur Mobilität von morgen behandeln. Die Bandbreite reicht von der gesamten Fahrzeug- und Antriebsentwicklung bis hin zu neuen Geschäftsmodellen und Mobilitätskonzepten.
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