CO2-Emissionen im Leichtbau mit Magnesium weiter reduzieren

Neues Forschungsprojekt an der TU Freiberg.

Im neuen Forschungsprojekt CLEAN-Mag entwickelt die TU Bergakademie Freiberg mit ihren Partnern innovative Prozesse für eine treibhausgasfreie Herstellung von Leichtbauteilen aus Magnesium unter der Verwendung von Wasserstoff als Hauptenergieträger.

„Im Verbund möchten wir am Beispiel von Magnesium den Leichtbaugedanken weiter in eine klimaneutrale, industrielle Anwendung tragen und vereinen darum insgesamt 12 Partner aus Wissenschaft und Industrie“, sagt Projektleiter Prof. Ulrich Prahl vom Institut für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg. „Ziel ist es, in allen Produktionsschritten von Leichtbaumetallen auf der Basis von Magnesium Treibhausgasemissionen einzusparen. Die Bauteile könnten dann für leichtere und klimafreundlichere Automobile, Flugzeuge oder Züge sorgen.“ Dabei untersucht das Team drei technologische Ansätze.

Gesamte Prozesskette treibhausgasfrei und energieeffizienter machen

Als ersten Bestandteil erforscht das Team grüne Technologien, die beim energieintensiven Schmelzen von Magnesium eingesetzt werden können. Als alternativer Brennstoff soll dabei klimaneutraler Wasserstoff eingesetzt werden. Hierfür werden unter der Leitung von Prof. Krause am Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik entsprechende Wasserstoffbrenner sowie Feuerungs- und Vorwärmtechnologien entwickelt. Des Weiteren untersuchen die Forschenden, wie die Wärmeübertragung an die Schmelze verbessert werden kann.

Außerdem entwickeln die Forschenden Technologien zur besseren Ausnutzung der Schmelzhitze während der weiteren Prozesse. Dafür schlägt das Team das ressourceneffiziente Gießwalzverfahren vor, bei dem aus dem flüssigen Magnesium schneller ein Halbzeug entsteht als bei herkömmlichen Verfahren. Verschiedene Umformschritte sollen dafür enger an den Gießwalzprozess gekoppelt werden, um auf dem Weg zum Halbzeug möglichst viel Wärmenergie aus der Gießhitze zu nutzen.

Dritter Baustein des neuen Herstellungsprozesses ist der Einsatz einer besonders flexiblen Magnesiumlegierung, die bei niedrigen Temperaturen – und damit auch mit reduziertem Energiebedarf – in die gewünschte Form gebracht werden kann. Die Forschenden untersuchen dafür die calciumhaltige Magnesiumlegierung ZAX210.

Die Ergebnisse des Verbundvorhabens zielen auf die Herstellung verschiedener Prototypenbauteile ab, welche anschließend auf Ihren Einsatz im Mobilitätssektor evaluiert werden. Weiterhin können die Forschungsergebnisse auf andere Formgebungsverfahren (z.B. Schmiedeprozesse) und Werkstoffe (z.B. Aluminiumlegierungen) übertragen werden. Somit verfolgt der Verbund die Vision nach einem klimaneutralen Leichtbau weiter.

Hintergrund zum Forschungsprojekt CLEAN-Mag

Im Sinne des European Green Deal spielt der Leichtbau als Querschnittsdisziplin eine entscheidende Rolle, um etwa im Transportwesen Ressourcen und Emissionen einzusparen. Das Verbundforschungsvorhaben CLEAN-Mag, welches im Rahmen des Förderprogrammes Technologie-Transfer-Programm Leichtbau (TTP Leichtbau) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut wird, vereint 12 Partner aus Wissenschaft und Industrie. Weiterhin ist CLEAN-Mag Teil der Industrieinitiative NOCARBforging2050. Der Förderzeitraum des Projekts beträgt drei Jahre, wobei die beteiligten Institute der TU Bergakademie Freiberg mit 2,5 Millionen Euro gefördert werden.

Beteiligte Projektpartner:
Institut für Metallformung – TU Bergakademie Freiberg
Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen – TU Bergakademie Freiberg
Design Service GmbH
JUBO Technologies GmbH
KIESELSTEIN International GmbH
LMpv GmbH
Mankord GmbH
Stolfig Leichtbau Kompetenzzentrum GmbH
TAF Thermische Apparate Freiberg
Weisensee Warmpressteile GmbH
WS Wärmeprozesstechnik GmbH
Weber Schweißmaschinen GmbH

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Madlen Ullmann, Madlen.Ullmann@imf.tu-freiberg.de, +49 3731 39-3095
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Prahl, Ulrich.Prahl@imf.tu-freiberg.de, +49 3731 39-4180
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Krause, Hartmut.Krause@iwtt.tu-freiberg.de, +49 3731 39-3940

http://www.tu-freiberg.de/