Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kaltverformbare Magnesiumlegierung kombiniert mit einer umformstabilen Korrosionsschutzbeschichtung auf Pulverlackbasis

In dem Forschungsvorhaben ist die Entwicklung eines innovativen Leichtbaumaterialsystems bestehend aus einer neuartigen, kaltumformbaren Magnesiumblechlegierung in Kombination mit einem umformstabilen Pulverlack als Korrosionsschutz, Schmiersystem und Oberflächenveredelung. Konventionelle Magnesiumlegierung lassen sich jedoch auf Grund der kristallinen Struktur bei Raumtemperatur nur schlecht oder gar nicht umformen. Zudem besitzt Magnesium die Tendenz schnell zu korrodieren.

Der Ansatzpunkt des Projektes ist die Entwicklung eines Materialsystems, welches aus einer angepassten Magnesiumlegierung besteht, die sich leicht bei Raumtemperatur umformen lässt, trotzdem eine hohe Festigkeit aufweist und zusätzlich mit einem effektiven Korrosionsschutzsystem versehen ist. Der Korrosionsschutz soll dabei in Form eines neuartigen, umformstabilen Pulverlackes realisiert werden, der direkt nach der Blechherstellung aufgebracht werden kann. Zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften während der Umformung sollen der Lackrezeptur zusätzlich Additive beigesetzt werden, die den Reibwert positiv beeinflussen. Im Idealfall kann vollständig auf zusätzliches Schmiermittel verzichtet werden.

Im Vergleich zu kommerziell verfügbaren Magnesiumlegierungen werden folgende Vorteile angestrebt:

- gutes Umformvermögen bereits bei Raumtemperatur

- Wegfall einer aufwendigen Werkzeugtemperierung, kostengünstigere Bauteilherstellung

- verbesserter Korrosionsschutz

- reduzierte Reibwerte durch selbstschmierende Lackeigenschaften bei hoher Lackflexibilität und Lackhaftfestigkeit

Für KMUs im Leichtbausektor ergibt sich damit ein direkter Wettbewerbsvorteil durch die Reduktion des Bauteilgewichtes. Die Projektergebnisse sollen zur gesteigerten Akzeptanz von Magnesiumlegierungen auch bei kleinen und mittleren Unternehmen führen, die somit Produkte mit gesteigerter Performance anbieten und neue Märkte erschließen können.

Ergebniszusammenfassung:

Um das entwickelte Leichtbauwerkstoffsystem realistisch zu bewerten, wurde ein Demonstratorbauteil im realen Maßstab hergestellt, bei dem die ursprüngliche Aluminiumlegierung und Schmierung durch eine neuartigen,

kaltumformbaren Magnesiumblechlegierung in Kombination mit einem umformstabilen 3-in-1 Pulverlack (Korrosionsschutz, Schmiersystem und Oberflächenveredelung) ersetzt wurde. Konkret führte der CoFoMag-Ansatz annähernd zu einer Halbierung der Produktionskosten, was ihn zu einer vielversprechenden und wirtschaftlich tragfähigen Alternative macht.

Zusammengefasst wurden die folgenden Ziele erreicht:

- Verbesserung der Umformbarkeit der Mg-Legierung (ZEWK) bei Raumtemperatur um 54 %

- hervorragendes Streckziehverhalten durch signifikante Reibungsreduzierung mittels Integration der Selbstschmierfunktion in die Pulverlackbeschichtung

- keine signifikanten Unterschiede bei der Herstellung der ZEWK-Legierung im Vergleich zur Herstellung und Verarbeitung herkömmlichen Mg-Legierung

- durch die Verwendung der „Chemetall X“ Oberflächenvorbereitung konnte eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit erreicht werden

- Reduzierung der Herstellungskosten um 40 % im Vergleich zur Warmumformung kommerziell verfügbarer Mg-Legierungen

Die gezielten systematischen Untersuchungen zum Umformverhalten und zu den Bauteileigenschaften des neuen Werkstoffsystems eröffnen KMU neue und nachhaltige Lösungen für einen intelligenten Leichtbau und deren Umsetzung in der Großserie. Im Vergleich zum konventionellen Herstellungsprozess von Magnesiumblechbauteilen spart die neue Kombination aus Schutzschicht und kaltumformbarem Magnesiumblech Energie und reduziert den Abfall im Produktionsprozess, da die Umformtemperatur niedrig ist und temporäre Beschichtungen/Öle/Schmierstoffe während des Transports und der Verarbeitung nicht mehr vom Blech entfernt werden müssen.