LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

Im Bereich des Motors und der Motorumgebung finden Magnesium-Gusswerkstoffe Anwendung
bei Zylinderkurbelgehäusen, die als Verbundgussteile gefertigt werden. Auf diesem
Gebiet haben insbesondere die Fahrzeughersteller BMW und Audi intensive Entwicklungsarbeit
geleistet. Die Herstellung der Verbundkurbelgehäuse erfolgt bei beiden Herstellern im
Druckgussverfahren, wobei ein sprühbeschichtetes Al-Insert (AlSi17Cu4) in die Druckgussform
eingelegt und mit einer Magnesiumlegierung (meist MRI 153 M) umgossen wird
[SCH05]. Durch die Ausführung als Verbundgussteil wird gegenüber der Monometall-
Bauweise aus Aluminium eine zusätzliche Gewichtsersparnis von 10 kg erreicht [WOL03].
Anwendung finden die neuen ZKG in Serie bei Achtzylinder-Motoren von BMW und im 1,8-l-
4-Zylinder-Turbomotor von Audi/VW, der in unterschiedlichen Fahrzeugen des Konzerns
verbaut wird (Serienleistungen 110-165 kW).
Magnesiumlegierungen mit Faser- oder Partikelverstärkung zur Verbesserung von Steifigkeit,
Ermüdungs- und Warmfestigkeit werden derzeit intensiv erforscht, sind jedoch noch
nicht serienmäßig im Einsatz. Als Verstärkungsmaterialien werden Carbonfasern und SiC-
Fasern eingesetzt [LEI07, LEI08]. Untersuchungen an thixotrop vergossenen Magnesiumlegierungen
des Typs MRI230D und an mit Kurzfasern verstärkten Standard-Gusswerkstoffen
AZ91 und AE42 zeigten deutliche Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften, insbesondere
der Ermüdungs- und der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur oder leicht erhöhten
Temperaturen bis 50°C [MYR06, ATA57].
In der Luftfahrt wird Magnesium als Leichtbauwerkstoff hauptsächlich in Form von Hohlprofilen
und Blechen eingesetzt, Magnesium-Gussteile finden in Form von Armlehnen, Flugzeugpedalen
und Gehäusebauteilen ihre Anwendung [WEI07]. Die extremen Leichtbauanforderungen
lassen Kompromisse hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Steifigkeit insofern zu,
als dass der hohe Kostenaufwand, der zum Ausgleich dieser werkstoffbedingten Nachteile
erforderlich ist, hier eher in Kauf genommen wird.
In jüngster Zeit wurde die Magnesium-Sekundärlegierung AZC 1231 entwickelt, die künftig
das Recycling von kupferhaltigen Magnesiumgussteilen ermöglicht. Vorteile dieser neuen
Legierung sind unter anderem die gute Gießbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bei geringeren
Kosten. Nachteilig wirkt sich hier die geringere Duktilität aus, was die möglichen Ansatzgebiete
einschränkt [SCH07.1]. Mit weiteren Entwicklungen im Bereich des Recyclings von
Magnesiumlegierungen wird für die kommenden Jahre gerechnet.
Seit 2001 fördert die Bundesregierung über das BMBF im Rahmen der Hightech-Strategie
die Entwicklung von Leichtbauwerkstoffen und Konstruktionen aus Magnesium mit insgesamt
fast 10 Mio. Euro. An dem Verbundprojekt "Ultra-Leichtbauteile aus Magnesiumfein-
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