Beitrag zur Modellierung und Simulation des Nachwalzens von Aluminiumlegierungen für die Automobilaußenhaut

Aluminium und Aluminiumlegierungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im gleichen Maß, in dem neue Anwendungen für Aluminiumlegierungen im Transportwesen, dem Verpackungssektor und der Infrastruktur erschlossen werden, wächst der Bedarf an Guss- und Knetlegierungen. So verdreifachte sich die weltweite Produktion von Primäraluminium von rund 20 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf knapp unter 60 Millionen Tonnen im Jahr 2015 nahezu. Zeitgleich mit der Zunahme der Produktionsmengen und Produktionskapazitäten ist eine deutliche Senkung der Preise für Primäraluminium um etwa 30 % zu beobachten, die auf Überkapazitäten und Effizienzsteigerungen in den Prozessen zurückzuführen ist. Ein ähnlicher Trend
kann auch bei den Knetlegierungen beobachtet werden, deren Produktion im gleichen Zeitraum um 139 % zugenommen hat. Deutschland ist neben den USA und China der drittgrößte Exporteur von Knetlegierungen und Produkten aus Knetlegierungen. Bezüglich der Verarbeitungsprozesse und Produkte kann die Klasse der Knetlegierungen aufgeteilt werden in Strangpressteile (Profile), gewalzte Profile, Platten und Bänder sowie Draht. Deutschland ist innerhalb Europas mit 2,046 Millionen Tonnen der größte Produktionsstandort für Aluminiumwalzprodukte. Mit einer Zunahme der Produktion von über 10 % von 2015 zu 2016 gehört die Aluminiumwalzindustrie zu den stark wachsenden Branchen, was sich auch in der Planung und Inbetriebnahme neuer Produktionsstandorte widerspiegelt. Als Beispiel sei hier die neue Automobillinie der Norsk Hydro in Grevenbroich genannt. Gewalzte Aluminiumbleche und –bänder finden, neben der Weiterverarbeitung in der Folien- und Dosenproduktion, hauptsächlich Anwendung im Automobil- und Flugzeugbau. Während in den USA Aluminium als Werkstoff eine hohe Akzeptanz bei Entwicklungsingenieuren in der Automobilindustrie hat, beginnt in Europa erst ein Paradigmenwechsel von Stahl als Hauptwerkstoff hin zu Aluminiumlegierungen. So gibt es mit dem Ford F150 Truck in den USA bereits ein Großserienfahrzeug, dessen Karosserie nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist, während sich in Europa der Einsatz von Aluminium bisher nur teilweise im Premiumsegment durchsetzen konnte (z. B. Audi A8). Allein die Herstellung des F150 Truck hat einen jährlichen Aluminiumbedarf von 350000 t/a. Sinkende Preise für die Aluminiumhalbzeuge auf der einen Seite und der zunehmende politische und gesellschaftliche Druck zur Reduktion von Treibhausgasen andererseits führen dazu, dass Aluminium zunehmend auch in Deutschland und Europa für den Materialleichtbau im Automobil in Betracht gezogen wird. Eine Gewichtsersparnis von 10 % im Automobil kann über
nachgelagerte Effekte dazu führen, dass bis zu 8 % Treibstoff eingespart werden können.