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22.01.2014 | Fertigungstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Funktionale Schichten für den Leichtbau

Autor:
Kathrin Uzunoff

Moderne Multifunktionsschichten eröffnen im Leichtbau völlig neue Anwendungsmöglichkeiten und können den Gebrauchswert von Produkten erheblich steigern. Für die Oberflächenveredelung von Leichtmetalllegierungen kommt ein weiterentwickeltes Schichtsystem zum Einsatz.

Leichtbau zählt zu den wichtigsten Schlüssel- und Zukunftstechnologien. Vor allem im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Bauindustrie sowie in der Medizintechnik sind metallische und nichtmetallische Leichtbauwerkstoffe und -technologien bereits heute von großer Bedeutung und werden zukünftig an Einfluss gewinnen. Aufgrund der Steifigkeit und vielfältiger mechanischer sowie physikalischer Eigenschaften besitzt Stahl unter den Metallen den größten Marktanteil, gefolgt von Aluminium.
Moderne Schichtsysteme können dazu beitragen, dass Aluminium für einen breiteren Industrieeinsatz noch interessanter wird. Bei einem neu entwickelten Micro-Arc-Oxidation-(MAO)-Verfahren für die elektrochemische Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen im Tauchverfahren wird unter Einfluss von Milliarden von Mikroplasma-Entladungen (Micro Arcs) das Gefüge eines Werkstücks im Randschichtenbereich von bis zu 200 m zu einem geschlossenen, atomar haftenden Metall-Keramik-Verbund umgewandelt.

Einsatz in Schlüsselindustrien

Im Micro-Arc-Oxidation-Verfahren können Legierungen von folgenden Leichtmetallen veredelt werden: Aluminium, Magnesium, Titan, Zirkonium und Zink. Die Serienapplikationen für Aluminium-Legierungen sind aktuell am weitesten fortgeschritten. Das Herstellverfahren des Bauteils sowie seine Geometriekomplexität spielen dabei keine Rolle.
Damit bieten MAO-Oberflächen zahlreiche Potentiale für den erweiterten Einsatz von Leichtmetallen in verschiedenen Schlüsselindustrien, wie dem Werkstoffleichtbau oder Hybridleichtbau.
So ist es zum Beispiel einem Hersteller von Hochleistungselektromotoren gelungen, ein bewegliches Bauteil aus Kupfer durch eines aus Aluminium zu ersetzen. Damit erreicht wurden 92 % Materialkostenersparnis, 72 % Gewichtsreduktion sowie gleichzeitige Verbesserung von Funktion und Lebensdauer.

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