Ein Forschungsteam will den Einsatz von recyceltem Aluminium in der Produktion auf mindestens 30 Prozent erhöhen.
In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Automobilindustrie in vielerlei Hinsicht gewandelt. Während Stahlfelgen lange Zeit als Standard galten, hat Aluminium aufgrund seiner Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit seit den 1990er Jahren die Oberhand gewonnen. Leichtmetallfelgen bringen jedoch nicht nur Vorteile mit sich. Sie werfen inzwischen auch grundlegende Fragen betreffend Nachhaltigkeit und Ressourcennutzung auf. Insbesondere die Herstellung von Aluminium ist sehr energieintensiv und verursacht erhebliche CO2-Emissionen, verglichen mit Rohstahl sogar das zehnfache. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV wollen deshalb im Rahmen des aus Bundesmittel geförderten Projekts „Supa-Wheel“ (Sustainable Production of Aluminium Wheels) den Anteil an recyceltem Aluminium in der Produktion auf mindestens 30 Prozent erhöhen.
„Wir wollen gemeinsam mit unseren Projektpartnern die Umweltbelastung signifikant reduzieren und gleichzeitig die Ressourcennutzung optimieren“, erklärt Robert Kleinhans, der am Fraunhofer IGCV am Standort Garching an innovativen Gießverfahren und Werkstoffen arbeitet. „Deshalb prüfen wir, wie wir recyceltes Aluminium besser nutzen können.“ Die Forschenden verfolgen dafür das so genannte Cradle-to-Cradle Prinzip. Ein Konzept, das für nachhaltiges Design und eine nachhaltige Produktion steht. Es zielt darauf ab, Abfall zu minimieren und Ressourcen effizient zu nutzen. Produkte werden dabei so entworfen, dass sie am Ende ihrer Lebensdauer nicht als Müll entsorgt, sondern vollständig wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden können. Ziel ist es, geschlossene Kreisläufe zu schaffen. In der Praxis bedeutet dies, dass alte Felgen nicht entsorgt, sondern wieder in den Produktionsprozess integriert werden.
Qualitätsstandards für recyceltes Aluminium setzen
Doch die Herausforderungen bei der Herstellung von Aluminiumlegierungen mit wiederverwerteten Materialien sind vielfältig. „Verunreinigungen können die Festigkeit und Langlebigkeit der Felgen beeinträchtigen. Ein No-Go, wenn es um sicherheitsrelevante Bauteile geht. Daher ist es entscheidend, die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Elementen in der Legierung genau zu analysieren. Nur so können wir sicherstellen, dass die Eigenschaften der Felgen den hohen Qualitätsstandards der Automobilindustrie gerecht werden.“
„Rezept“ für Felgen aus Recyclingmaterial
Ein wichtiger Bestandteil ist deshalb die Entwicklung einer Matrix, die unterschiedliche Aluminiumlegierungen mit variierenden Elementgehalten umfasst. Diese Matrix hilft den Forschenden, die Abhängigkeiten zwischen den Legierungsbestandteilen und den resultierenden Materialeigenschaften zu verstehen. »Durch diese systematische Herangehensweise können wir gezielt Legierungen entwickeln, die nachhaltig sind und dennoch optimale Leistungseigenschaften aufweisen«, erläutert der Wissenschaftler. „Das ist vergleichbar mit einem Kuchenrezept. Je mehr Kupfer eine Legierung zum Beispiel hat, desto fester wird sie. Damit steigt aber auch die Gefahr der Korrosion.
Am Ende müssen alle „Zutaten“ genau aufeinander abgestimmt sein.“ Diese innovative Methodik – für die die Forschenden inzwischen ein Patent beantragt haben – ermöglicht es, die besten Kombinationen für die Herstellung von Felgen oder auch anderen Bauteilen zu finden, die sowohl ökologisch als auch funktional überzeugen.
Geringere Kosten für Automobilhersteller
Ein Ansatz, der sich auch wirtschaftlich für die Automobilhersteller lohnen würde. Die Herstellungskosten für Sekundäraluminium signifikant niedriger als die für Primäraluminium, denn es werden dabei nur etwa 7 Prozent der Energie benötigt. Zusätzlich können Automobilhersteller Kosteneinsparungen erzielen, insbesondere im Kontext strenger werdender Vorschriften zur Förderung der Dekarbonisierung. Für Robert Kleinhans bräuchte es daher langfristig eine verstärkte Investition in moderne Sortier- und Recyclingtechnologien. Nur so könne eine höhere Reinheit und Qualität des Sekundäraluminiums gewährleistet werden. Ein notwendiger Schritt, wenn der Marktanteil von recyceltem Aluminium erhöht werden soll.
Quelle: Fraunhofer IGCV
