ECO-Legierung : Koreanisches Leichtbau-Wunder

Magnesium-Legierungen sind zwar die große Triebfeder für den weltweiten Leichtbau, doch das Material hat seine Tücken. Bis dato konnte ein sicherer Umgang nur mit Schutzgas bewältigt werden. An normaler Luft besteht höchste Verbrennungsgefahr. Schutzgase, wie Schwefelhexafluorid (SF6) wiederum sind aufgrund der hohen CO2-Werte extrem umweltschädlich. Erste Lösungen – wie metallisches Calcium beizumengen, konnten zwar den Verbrauch der Gase reduzieren, wirkten sich aber ungünstig auf die Fließeigenschaft des Metalls aus. Die Lösung kommt aus Korea. Denn was das Korean Institute of Technology (Kitech) verspricht, hat es in sich: ECO(Environment Conscious) -Magnesium verzichtet vollkommen auf Schutzgas und verspricht noch dazu eine höhere Festigkeit. Auch für andere Leichtbaumetalle wie Aluminium ist das ECO-Verfahren prädestiniert. Gierig richten sich alle Blicke der Automobil- wie Luftfahrtindustrie gen Osten. Doch ganz überzeugt ist die Industrie noch nicht, und lässt die neue Superlegierung in Leoben und im oberösterreichischen Neukirchen auf Herz und Nieren prüfen.

Das ACR-Megaprojekt.

„Diese neuen Eco-Legierungen wurden aus der Praxis heraus entwickelt.“ Gerhard Schindelbacher kennt die derzeitige Herausforderung der koreanischen Superlegierung. „Wir brauchen ein tieferen Verständnis des strukturellen Aufbaus und den daraus resultierenden Materialeigenschaften.“ Der Geschäftsführer des österreichischen Gießerei-Instituts (ÖGI) ist Teil des ACR-Megaprojektes Optimastruct. Ganze vier ACR-Institute konzentrieren sich derzeit auf diese speziellen Leichtmetall-Legierungen (Eco-Magnesium und Aluminium-Legierungen). Schindelbacher - in seiner ÖGI-Funktion –besonders auf die Untersuchung der gießtechnologischen Eigenschaften sowie die Herstellung von Proben für die Partner im Projekt. Bis zu 500 Proben fertigt das Institut pro Jahr in seiner Versuchsanstalt. Die Untersuchung der Gußproben auf ihre Mikro- und Nanostruktur übernimmt dabei das Zentrum für Elektronenmikroskopie (ZFE). Das Verbindungsverhalten mittels Schweißen übernimmt die Schweißtechnische Zentralanstalt und mit dem Oxidationsverhalten und der Beschichtung beschäftigt sich das Wiener Forschungsinstitut für Chemie und Technik (OFI). „Die Expertisen der vier Institute ergänzen sich zu einer in Österreich einzigartigen, gesamtheitlichen Betrachtung von Leichtmetall-Legierungen“, so Schindelbacher. „Damit baut sich für die österreichische Industrie neues, zentral verfügbares Know-how auf.“

Das Geheimnis: Calcium-Oxid-Partikel.

Erste Ergebnisse liegen bereits vor. So konnte nachgewiesen werden, dass durch die Zugabe von Calcium-Oxid-Partikel das Abbrandverhalten von Magnesium reduziert werden konnte. Eben jenes Verhalten, das die Koreaner in ihrem patentierten Vorgang so groß angekündigt hatten. „Wir haben die Oxidationsneigung von ECO-Magnesium und seiner Calcium-freien Variante verglichen“, erklärt Schindelbacher. Nun soll – neben der klassischen Charakterisierung des Werkstoffes (Chemie, mechanische Kennwerte, thermophysikalisch Daten, Schweißbarkeit) - einerseits die Oberfläche und deren Oxide als auch der Verbleib des Sauerstoffes im Gefüge untersucht werden. Das große Ziel: Die Eigenschaften des Materials noch weiter zu verbessern. „Die Festigkeit erhöhen, aber auch die Grenzflächeneigenschaften und Oberflächenpassivierungsmechanismen zu verbessern“, nennt der ÖGI-Leiter weitere Ziele.

Expertise aus Altmünster.

Neben dem großen ACR‐Projekt hat sich aber auch eine kleine Firma aus dem oberösterreichischen Altmünster auf diese ECO‐Legierungen spezialisiert. Die Industrie‐Partnerschaften von Jürgen Ahamer und Markus Spießberger reichen von bekannten Automobilkonzernen bis hin zu renommierten Unternehmen aus Abu Dhabi. Viel können die Geschäftsführer von EM Consulting nicht verraten. Ihre Projekte unterliegen strengster Geheimhaltung. Nur soviel verraten sie: „Es geht darum die Vorteile einer ECO‐Aluminium Legierung in Form von Extrusionsprofilen und Blechen nachzuweisen.“

Ihr zweites Unternehmen BM Casting beschäftigt sich vorrangig mit der Bereitstellung erprobungsfähiger Prototypen und Kleinserienumfänge aus speziellen Magnesiumlegierungen. Auch dort setzt ein bekannter Automobilhersteller auf die Altmünsterer als Entwicklungs‐ und Kooperationspartner. „Als Verfahren kommt dabei der klassische Sandguss zum Einsatz“, erklärt Ahamer. „Da dieser in der frühen Phase einer Bauteilentwicklung sehr kostengünstig und änderungsfreudig ist.“ Dieses Verfahren konnte bereits die zahlreichen Vorteile der ECO‐Magnesium Legierungen gegenüber konventionellen Legierungen nachweisen.