Gießen Recyceltes Aluminium in der Autofelge

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Stahlfelgen galten lange Zeit als Standard, bis Aluminium in den 1990er Jahren aufgrund seiner Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit die Oberhand gewonnen hat. Doch die Herstellung von Aluminium ist sehr energieintensiv und verursacht erhebliche CO2-Emissionen. Forschende des Fraunhofer IGCV wollen deshalb den Anteil an recyceltem Aluminium in der Produktion auf mindestens 30 Prozent erhöhen.

Im Rahmen des aus Bundesmittel geförderten Projekts „SUPA-Wheel“ (Sustainable Production of Aluminium Wheels) verfolgen die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV das so genannte Cradle-to-Cradle Prinzip, um zu prüfen, wie sie recyceltes Aluminium besser nutzen können. 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“, erklärt Robert Kleinhans, der am Fraunhofer IGCV am Standort Garching an innovativen Gießverfahren und Werkstoffen arbeitet.

„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.

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