Alles über Aluminium für die Fertigung

Haben Sie sich jemals gefragt, warum heutzutage so viele Dinge aus Aluminium hergestellt werden? Von Autos über Getränkedosen bis hin zu Flugzeugen - dieses leichtes Metall ist überall! Sehen wir uns an, warum Aluminium in der Fertigung so wichtig ist und wie es zur Herstellung von Dingen verwendet wird, die wir täglich benutzen.

Warum Aluminium ein Star in der Fertigung ist

Aluminium ist ein super vielseitiges Metall die Hersteller lieben. Warum? Es ist leicht, aber stabil, rostet nicht leicht und kann immer wieder recycelt werden. Diese Eigenschaften machen es perfekt für die Herstellung aller Arten von Produkten.

Jüngsten Daten zufolge produzierten die Vereinigten Staaten im Jahr 2019 etwa 4,56 Millionen Tonnen Aluminium, aber wir verbrauchten tatsächlich mehr als das - etwa 4,94 Millionen Tonnen! Das bedeutet, dass wir auf recyceltes Aluminium und Importe angewiesen sind, um unseren Bedarf zu decken.

Wichtige Eigenschaften, die Aluminium besonders machen

• Leichtgewicht: Aluminium wiegt etwa ein Drittel so viel wie Stahl
• Korrosionsbeständig: Bildet eine schützende Oxidschicht, die Rost verhindert
• Ausgezeichneter Leiter: Leitet Wärme und Elektrizität sehr gut
• Hochgradig recycelbar: Kann ohne Qualitätsverlust immer wieder recycelt werden
• Einfaches Arbeiten: Kann auf viele Arten geformt, gegossen und maschinell bearbeitet werden

Aluminium-Legierungen: Aluminium ist nicht gleich Aluminium

Reines Aluminium ist eigentlich ziemlich weich, weshalb die Hersteller es mit anderen Metallen mischen, um es stärker zu machen. Diese Mischungen werden als Legierungen. Verschiedene Legierungen haben unterschiedliche Stärken und Verwendungszwecke.

Hier sind die gängigsten Aluminiumlegierungen und ihre Verwendungszwecke:

Wenn Hersteller Teile mit präzisen Maßen herstellen müssen, verwenden sie oft CNC-Bearbeitung von Aluminium um das Metall genau nach Bedarf zu schneiden und zu formen.

Aluminium in Schlüsselindustrien

Luft- und Raumfahrt: Höhenflüge mit Aluminium

Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet mehr Aluminium, als Sie vielleicht denken - etwa 35% des gesamten Aluminiums werden für die Herstellung von Flugzeugen verwendet! Und warum? Weil Flugzeuge leicht sein müssen, um effizient zu fliegen, aber auch superstark, um sicher zu sein.

Flugzeugbauer verwenden spezielle hochfeste Legierungen wie Aluminium 7075. Diese Legierung enthält Zink, wodurch sie fast so stabil wie Stahl, aber viel leichter ist. Der Rahmen einer Boeing 747 zum Beispiel enthält etwa 147.000 Pfund Aluminium!

Automobilindustrie: Effizientes Fahren

Die Automobilhersteller verwenden jedes Jahr mehr Aluminium, um die Fahrzeuge leichter und kraftstoffeffizienter zu machen. Eine Fallstudie zeigte, dass das Tesla Model S etwa 190 kg Aluminium verwendet, was etwa 25% seines Gesamtgewichts entspricht.

Wenn ein Auto leichter ist, braucht es weniger Gas oder Strom, um sich fortzubewegen. Studien zeigen, dass die Verwendung von Aluminium in Autos den Energieverbrauch um 8-10% reduziert. Das bedeutet eine Einsparung von etwa $1,20 pro verwendetem Pfund Aluminium!

Für komplexe Automobilteile mit präzisen Spezifikationen wenden sich die Hersteller häufig an Präzisions-CNC-Fräsen um genau das zu schaffen, was sie brauchen.

Verpackungen: Dosen und mehr

Wenn Sie sich in Ihrer Küche umsehen, werden Sie wahrscheinlich überall Aluminium finden - von Getränkedosen über Folien bis hin zu Lebensmittelbehältern. Etwa 15% Aluminium werden für Verpackungen verwendet.

Aluminiumdosen sind ein gutes Beispiel für intelligentes Design. Sie sind leicht, gehen nicht so leicht kaputt und schützen den Inhalt vor Licht und Sauerstoff. Und das Beste ist: Sie sind 100% recycelbar! Tatsächlich kann eine recycelte Dose in nur 60 Tagen wieder als neue Dose im Regal stehen.

Die ökologische Seite von Aluminium

Primäre vs. recycelte Produktion

Die Herstellung von Aluminium aus Rohstoffen (genannt Primärproduktion) verbraucht eine Menge Energie und verursacht Umweltverschmutzung. Aber Recycling von Aluminium? Das ist eine ganz andere Geschichte!

Wie Sie sehen, verursacht das Recycling von Aluminium viel weniger Umweltverschmutzung als die Herstellung von neuem Aluminium. Aus diesem Grund ist die Recyclingquote für Aluminium so wichtig ist. Derzeit liegt die weltweite Recyclingrate für Aluminium bei etwa 75%.

Die Erfolgsgeschichte des Recycling

Das Aluminiumrecycling ist eine der größten ökologischen Erfolgsgeschichten der Industrie. Wenn Aluminium recycelt wird:

• Es spart 95% der Energie, die zur Herstellung von neuem Aluminium benötigt wird
• Eine Tonne recyceltes Aluminium spart etwa 9 Tonnen CO₂-Emissionen
• Die Qualität nimmt nicht ab - recyceltes Aluminium ist so gut wie neu

Aus diesem Grund werben viele Unternehmen stolz damit, dass ihre Produkte recyceltes Aluminium enthalten. Das ist gut fürs Geschäft und gut für den Planeten.

Herstellungsverfahren für Aluminium

Es gibt viele Möglichkeiten, Aluminium in nützliche Produkte zu verwandeln. Hier sind die wichtigsten davon:

Strangpressen: Durchdrücken von Profilen

Extrusion ist wie das Drücken von Zahnpasta aus der Tube, nur mit heißem Aluminium. Das Metall wird durch ein geformtes Loch (eine so genannte Matrize) gedrückt, um lange Stücke mit demselben Querschnitt zu erzeugen. Mit diesem Verfahren werden Dinge wie Fensterrahmen, Geländer und Kühlkörper hergestellt.

Für benutzerdefinierte Profile, die zusätzliche Arbeit erfordern, CNC-Aluminium-Strangpressen kombiniert das Extrusionsverfahren mit computergesteuerter Bearbeitung für noch präzisere Ergebnisse.

Gießen: Gießen in Formen

Unter Gießenwird geschmolzenes Aluminium in Formen gegossen und abkühlen gelassen. So entstehen Teile mit komplexen Formen wie Motorblöcke und Felgen. Es gibt verschiedene Arten des Gießens:

• Druckguss: Mit hohem Druck geschmolzenes Aluminium in wiederverwendbare Metallformen pressen
• Sandguss: Gießen von Aluminium in Sandformen
• Feinguss: Verwendung von Wachsmodellen zur Herstellung sehr detaillierter Teile

Spanende Bearbeitung: Schneiden in Form

Bearbeitung bedeutet, dass Material weggeschnitten wird, um die gewünschte Form zu erhalten. Bei Aluminium wird dies häufig mit computergesteuerten Maschinen (CNC-Maschinen) durchgeführt, die sehr präzise Schnitte vornehmen können.

Bei der maschinellen Bearbeitung entstehen zwar präzise Teile, aber auch Abfälle in Form von Spänen und Schleifstaub. Diese können jedoch vollständig recycelt werden!

Zukünftige Trends in der Aluminiumherstellung

Die Aluminiumindustrie verändert sich schnell. Hier sind einige Trends, die Sie beobachten sollten:

Grüne Aluminiumproduktion

Die Nachfrage nach kohlenstoffarmes Aluminium wächst um etwa 15% pro Jahr. Die Unternehmen arbeiten daran, die Umweltauswirkungen der Aluminiumproduktion zu verringern:

• Nutzung erneuerbarer Energien wie Wasserkraft für die Aluminiumverhüttung
• Entwicklung neuer Produktionsmethoden, die weniger Umweltverschmutzung verursachen
• Weitere Steigerung der Recyclingquoten

3D-Druck mit Aluminium

3D-Druck mit Aluminium wird immer häufiger verwendet, insbesondere für komplexe Teile. Dieser Markt wird bis 2026 voraussichtlich $2,6 Mrd. erreichen und jährlich um 24% wachsen. Der 3D-Druck ermöglicht:

• Herstellung von Teilen mit internen Strukturen, die auf andere Weise nicht möglich wären
• Herstellung kleiner Chargen von kundenspezifischen Teilen ohne Werkzeugkosten
• Verringerung des Abfalls, da Material hinzugefügt und nicht entfernt wird

Aluminium in Elektrofahrzeugen

Da Elektrofahrzeuge immer beliebter werden, wird immer mehr Aluminium verwendet, um ihre Reichweite zu erhöhen. Ein durchschnittliches Elektrofahrzeug verbraucht etwa 250 kg Aluminium, und es wird erwartet, dass diese Menge von Jahr zu Jahr um 30% zunimmt. Elektrofahrzeuge brauchen Aluminium für:

• Batteriegehäuse, die die Batterien schützen und die Wärme ableiten
• Karosserieteile und Rahmen zur Gewichtsreduzierung
• Wärmemanagement-Systeme

Fallstudie: Automobil-Leichtbau

Schauen wir uns genauer an, wie Aluminium dazu beiträgt, Autos besser zu machen:

Der Ford F-150 Pickup wurde 2015 von einer Stahl- auf eine Aluminiumkarosserie umgestellt, wodurch das Gewicht des Fahrzeugs um etwa 700 Pfund gesenkt wurde. Dies führte zu:

• Besserer Kraftstoffverbrauch (bis zu 29% Verbesserung)
• Erhöhte Nutzlastkapazität (was der Lkw transportieren kann)
• Bessere Handhabung und Bremsen
• Geringere Kohlenstoffemissionen

Dieses Beispiel zeigt, warum so viele Automobilhersteller mehr Aluminium verwenden. Für jede Gewichtsreduzierung von 10% verbessert sich der Kraftstoffverbrauch um 6-8%. Das ist ein großer Gewinn für Autobesitzer und die Umwelt.

Tipps für die Arbeit mit Aluminium

Wenn Sie Produkte aus Aluminium entwerfen, finden Sie hier einige Tipps:

1. Wählen Sie die richtige Legierung für Ihre Bedürfnisse (Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw.)
2. Design für die Fertigung - überlegen, wie das Teil hergestellt werden soll
3. Berücksichtigen Sie das Finish - Aluminium kann poliert, lackiert, eloxiert oder naturbelassen sein
4. Denken Sie über Verbindungsmethoden nach - Aluminium kann geschweißt, geschraubt, genietet oder mit Klebstoffen verbunden werden
5. Faktor für thermische Ausdehnung - Aluminium dehnt sich bei Temperaturschwankungen aus und zieht sich zusammen

Für die präzisesten Aluminiumteile verwenden viele Hersteller CNC-Aluminium-Fräsen zur Erzielung enger Toleranzen und hervorragender Oberflächengüten.

Schlussfolgerung

Aluminium ist ein wahres Wundermaterial für die Fertigung. Seine einzigartige Kombination von Eigenschaften macht es ideal für alles, von Luft- und Raumfahrtkomponenten bis hin zu Getränkedosen. Auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft machen die Recyclingfähigkeit von Aluminium und die Bemühungen der Industrie um umweltfreundlichere Produktionsmethoden den Werkstoff noch attraktiver.

Ganz gleich, ob Sie ein neues Produkt entwerfen, in der Fertigung arbeiten oder einfach nur neugierig sind, wie Dinge hergestellt werden - die Fähigkeiten und Grenzen von Aluminium zu verstehen, ist wertvolles Wissen. Dieses vielseitige Metall wird auch in Zukunft eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Dingen spielen.