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Pressemitteilung BoxID: 310837 (LMpv Leichtmetall - Produktion & Verarbeitung GmbH)
  • LMpv Leichtmetall - Produktion & Verarbeitung GmbH
  • Einsteinstr. 4
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Magnesium-Walzhalbzeuge mit optimierten Eigenschaften

LMpv entwickelt MMC-Magnesiumlegierungen

(PresseBox) (Oranienbaum, ) An Magnesium-Knetlegierungen für spanend und spanlos umgeformte Leichtbauteile besteht international Bedarf. Dass der leichte Konstruktionswerkstoff trotzdem ein Nischendasein fristet, liegt an den noch vergleichsweise hohen Herstellungskosten. Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWI) geförderten Projektes entwickelt die LMpv GmbH gemeinsam mit Partnern einen isotropen MMC-Werkstoff auf Basis einer Magnesiumlegierung. Dieser wird in einem innovativen Bandgussverfahren zu wettbewerbsfähigen Walzhalbzeugen verarbeitet. Zum Einsatz kommt der in seinen Materialeigenschaften optimierte Werkstoff für Strukturbauteile im Innenbereich von Flugzeugen, bei vielen anderen Anwendungen stellt er ebenfalls eine optimale Lösung dar.

Magnesium-Walzhalbzeuge ermöglichen die effiziente Fertigung ultraleichter Bauteile in Umform-, Zerspan-, Schmiede- sowie IHU-Prozessen für die Luft- und Raumfahrt, den Maschinenbau, die Elektronikbranche und natürlich die Automobilindustrie - insbesondere auch im Hinblick auf die erforderliche Gewichtsreduzierung bei Elektroautos. Der verstärkte industrielle Einsatz von Magnesium-Walzhalbzeugen hängt jedoch einerseits von der Reduzierung der Materialkosten ab. Andererseits spielen besonders beim Einsatz in der Luftfahrt anwendungsoptimierte Eigenschaften wie beispielsweise verbesserte Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Bruchdehnung eine Rolle. In beiden Bereichen arbeitet die LMpv Leichtmetall-Produktion&Verarbeitung GmbH an Lösungen.

Herstellungskosten durch Bandgussverfahren reduzieren
So hat das in Oranienbaum bei Dessau ansässige Unternehmen ein innovatives Bandgussverfahren entwickelt, in dem sich Magnesiumbleche, -platten und –blöcke wirtschaftlich aus der Standard-Knetlegierung AZ 31 sowie weiteren Magnesiumlegierungen herstellen lassen. Dafür werden Magnesiummasseln in einem Tiegel geschmolzen und die Schmelze auf einem gekühlten Band vergossen. Durch die gleichmäßige und schnelle Erstarrung über die gesamte Bandbreite bildet sich homogene, feinkristalline und porenfreie Werkstoffstruktur aus. Diese weist im Vergleich zu Magnesiumbrammen ausgewogenere mechanische Eigenschaften sowie eine bessere Verformbarkeit auf.
Das auf diese Weise hergestellte, endkonturnahe Magnesiumband wird aus der Gießhitze heraus durch das Walzgerüst gefahren und auf Endmaß produziert. Im Vergleich zur konventionellen Fertigung von Magnesiumplatten, bei der Brammen erwärmt und ausgewalzt werden, wobei zwischen den einzelnen Walzstichen immer wieder Wärmeenergie zugeführt werden muss, reduziert das von LMpv entwickelte Verfahren einerseits den erforderlichen Energieaufwand signifikant. Andererseits trägt der kürzere und verlustarme Produktionsprozess mit deutlich weniger Arbeitsschritten zur preisoptimierten Herstellung der Walzhalbzeuge bei.
Derzeit fertigt das Unternehmen die Magnesium-Halbzeuge kundenspezifisch in einer Breite bis 450 mm. Daraus entstehen zerspante, umgeformte oder geschmiedete Bauteile, wobei die LMpv Kunden von der Auslegung des Magnesiumteils bis zur fertigen Produktlösung begleitet. Bei Schmiedeteilen aus Magnesium kann durch die zum Unternehmensverbund gehörende Weisensee Warmpressteile GmbH in Eichenzell auch die Serienfertigung aus einer Hand erfolgen.

Werkstoffoptimierung durch MMCs
Aktiv ist die LMpv auch im Bereich der Werkstoff- und Verfahrensentwicklung beziehungsweise –optimierung. Gemeinsam mit dem GKSS Geesthacht, der AIDA Development GmbH, der TU Clausthal und der Weisensee arbeitet das Unternehmen an einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWI) geförderten Projekt. Inhalt ist die Entwicklung eines Magnesiummatrix-Verbundwerkstoffes (Mg-MMC), dessen Verarbeitung im energiesparenden Bandgussverfahren zu Walzhalbzeugen sowie die Verifizierung anhand schmiedetechnisch hergestellter Bauteile für den zivilen Flugzeugbau von morgen. Es handelt sich dabei um Strukturbauteile für Flugzeugsitze, bei denen durch den Mg-MMC gegenüber dem gängigen Werkstoff Aluminium bis zu 30 Prozent Gewicht bei gleicher Belastbarkeit eingespart werden soll. Erforderlich dafür ist eine entsprechende Anpassung der Materialeigenschaften hinsichtlich der Festigkeit bis 350 MPa, der Bruchdehnung von mindestens acht Prozent und der Hitzebeständigkeit des Magnesiums. Diese erfolgt durch die Einbringung spezieller MMC-Partikel in die Magnesiumschmelze. Entscheidend für den kommerziellen Einsatz des neuen Werkstoffes sind eine homogene Verteilung der Partikel im MMC und die Ausbildung einer stabilen Partikel-Matrix-Grenzfläche. Entsprechende Materialien werden in einem für den Mg-MMC optimierten Bandgussverfahren zu Platten mit bis zu 50 mm Dicke und mindestens 400 mm Breite verarbeitet. Schwerpunkte der Verfahrensoptimierung, für die die TU Clausthal und die LMpv verantwortlich zeichnen, liegen in der Homogenisierung der Schmelze, dem Arbeiten unter Schutzgasbeaufschlagung, dem Kühlprozess sowie der oxidfreien Aufbringung der Schmelze auf das Kühlband. Aus den Mg-MMC-Platten stellt die Weisensee den Vorgaben entsprechende Schmiedeteile her. An diesen Werkstücken werden bei AIDA Materialtest durchgeführt und die Zulassungsfähigkeit des Werkstoffes für die zivile Luftfahrt geprüft und dokumentiert.
Bei Anwendungen in der Flugzeuginnenausstattung trägt der neue Werkstoff durch die Gewichtsreduzierung direkt dazu bei, die CO2-Emissionen um 50 Prozent sowie Stickoxidemissonen um 80 Prozent zu senken. Diese Ziele wurden in der Vision 2020 des ‚Advisory Counsils for Aeronautics Research in Europe (ACARE) vereinbart. www.lmpv.de

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