Green-Al-Light

Forschung Abgeschlossen 01.07.2021 — 31.12.2025 Forschungsprojekt

Steigerung des Leichtbaupotentials von Aluminiumlegierungen für Mobilitätsanwendungen

Projektübersicht

Neben energieeffizienten Antrieben sind Leichtbaumaterialien der Schlüssel für eine Reduzierung der Umweltbelastung und Ressourceneffizienz in der Mobilität. Um das Leichtbaupotential in strukturellen Anwendungen zu erhöhen, spielen hochfeste Knetaluminiumlegierungen eine dominante Rolle. Bei der Bewertung der Ressourceneffizienz und des CO2-Reduktionspotentials dürfen nicht nur die betrieblichen CO2-Emissionen berücksichtigt werden, sondern auch die produktionsbedingten Emissionen der Strukturkomponenten, der Ressourcenverbrauch und die Nachhaltigkeit werden ganzheitlich bewertet. In diesem Zusammenhang liegt der Fokus auf sekundären Aluminiumlegierungen, da diese Legierungen im Vergleich zu Primärmaterial bis zu 95% der CO2-Emissionen einsparen können.

Ziele

Kreislaufwirtschaft im Automobilbau.

Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist es, das Leichtbaupotential von Aluminiumlegierungen für Mobilitätsanwendungen zu steigern und gleichzeitig die Nachhaltigkeit, Klimafreundlichkeit und Kosteneffizienz deutlich zu verbessern. Um die Nachhaltigkeit und Klimafreundlichkeit zu erhöhen, soll Sekundäraluminium aus verschiedenen Quellen, insbesondere aber aus End-of-Life (EoL)-Schrott von Fahrzeugen verwendet werden. Hierfür muss die gesamte Prozesskette, ausgehend von der EoL-Materialsortierung, der Legierungsherstellung und -zusammensetzung über die Verarbeitung bis zum Bauteil, betrachtet und angepasst sowie standortübergreifend und digital vernetzt aufgebaut werden. Entsprechende Effizienzsteigerungen können nur durch diese ganzheitliche Betrachtung aller Schritte entlang der Prozesskette erreicht werden. Darüber hinaus soll nachgewiesen werden, dass durch gezielte Anpassung der gesamten Prozesskette der Einsatz von EoL-Material auch für hochbeanspruchte Aluminiumkomponenten möglich und kosteneffizient abbildbar ist.

Vorgehen

Der Fokus liegt auf der Weiterentwicklung der Sortiertechnologie für EoL-Aluminiumschrott basierend auf dem LIBS (Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy)-Prozess hinsichtlich Sortier- und Kosteneffizienz, um eine möglichst zuverlässige sorten- und legierungsspezifische Trennung zu erreichen. Um eine angepasste, kosteneffiziente Prozesskette aufzubauen, sollen auch die Konsequenzen bisher unbekannter erhöhter Konzentrationen bisher unerwünschter Begleitelemente erforscht werden. Daraus werden dann Spezifikationen zur Modifikation der Legierungszusammensetzung abgeleitet. In diesem Zusammenhang muss sichergestellt werden, dass sich das Eigenschaftsprofil der Legierungen nicht wesentlich verschlechtert. Auch die Prozessparameter der kosteneffizienten Umformprozesse Presshärten und Direktumformen müssen an die Sekundärlegierungen angepasst werden. Im Verbundvorhaben wird eine übergreifende Zusammenarbeit entlang der gesamten digitalisierten und vernetzten Prozesskette umgesetzt, um das Leichtbaupotential zu steigern. Darüber hinaus werden Methoden und Modellierungsansätze erforscht und validiert, mit denen die Informationen und das Wissen aus der gesamten Prozesskette zusammengeführt werden, um Entscheidungsunterstützung bei unvermeidlichen Zielkonflikten hinsichtlich der verschiedenen Eigenschaftsprofile zu ermöglichen. Die resultierende digitale Prozesskette umfasst nicht nur die Datenintegration, sondern auch übergeordnete Modelle zur Bewertung verschiedener Szenarien.