Aluminiumlegierungen: Die erste Wahl für Automotive, Aerospace & mehr

Aluminium ist ein gängiges, beliebtes Metall – allgegenwärtig und in beeindruckend breitem Teile- und Produktspektrum eingesetzt: Automotive-Teile, Luftfahrtkomponenten, Boots- und Marineausrüstung, Consumer Electronics (Smartphones), Industriemaschinen, HLK-Systeme – die Liste ist lang.

Ingenieure und Produktdesigner greifen häufig auf Aluminium und seine Legierungen für Prototypen und Serienteile in diversen Branchen zurück. Dieser Beitrag beleuchtet, warum Aluminium so verbreitet ist, warum es so viele Legierungen gibt, und gibt einen kurzen Überblick über die Hauptlegierungen, die wir bei Protolabs nutzen.

Warum ist Aluminium so beliebt?

Aluminium hat ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis – leicht, aber fest und formbar. Zudem kostengünstig, korrosionsbeständig und in vielfältigen Anwendungen einsetzbar.

Aluminiumlegierungen sind im Auto oft erste Wahl wegen der Materialvielseitigkeit. Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erleichtern Verarbeitung und Formgebung, aber die strukturelle Festigkeit adressiert die wichtigste Anforderung an Karosserien. Festigkeit ist wichtig, aber Karosserien müssen leicht, kostengünstig herstellbar, rostbeständig und optisch ansprechend sein – exzellente Oberflächeneigenschaften inklusive. Aluminium erfüllt all das.

Dasselbe gilt für Luftfahrtteile. Aluminiumlegierungen sind oft bevorzugtes Material für Aerospace-Designs, gefordert durch Engineering – wieder wegen Korrosionsbeständigkeit und hoher Festigkeit. Gegenüber Stahl leichter, ideal für diverse Flugzeugkomponenten und Luftfahrtanwendungen.

Leichtbau ist Kernbedarf sowohl in Automotive als auch Aerospace.

Bei Autos reduziert Leichtbau Emissionen und erfüllt verbesserte Verbrauchsstandards.

In der Luftfahrt verringern Aluminiumlegierungen das Flugzeuggewicht drastisch (deutlich leichter als Stahl), ermöglichen höhere Nutzlast oder bessere Treibstoffeffizienz. Beispiel: 20 % Gewichtsreduktion bei Boeing 787 erwartet 10–12 % Treibstoffeffizienzsteigerung. Typische Aerospace-Anwendungen: Kraftstoffdüsen, Wärmetauscher, Verteiler, Turbopumpen, Fluid-/Gaskomponenten, Konformkühlkanäle, Befestigungselemente u. v. m.

Warum so viele Metalllegierungen?

Reines Aluminium bietet viele wünschenswerte Eigenschaften. Allein ist es für hochbelastbare Zwecke aber oft nicht fest genug. Durch Legieren mit anderen Elementen entstehen haltbarere, industrietaugliche Legierungen.

Was bedeuten die Zahlen im Legierungsnamen? Die vierstelligen Aluminium-Seriennamen: erste Ziffer = Hauptlegierungselement, zweite Ziffer = Modifikation einer spezifischen Legierung, dritte und vierte Ziffer = willkürliche Nummern für spezifische Legierungen der Serie.

Material	Verfahren	Zugfestigkeit	Dehnung	Härte
Al 6061-T651	CNC Fräsen, CNC Drehen, Blechfertigung	276 MPa (40 ksi)	17 %	95 HBW 10/500
Al 7075-T651	CNC Fräsen, CNC Drehen	572 MPa (83 ksi)	11 %	85 HBW 10/500
Al 5052-H32	Blechfertigung	228 MPa (33,34 ksi)	12 %	60 HBW
Al (AlSi10Mg)	3D-Druck: DMLS High Res (20 µm)	268 MPa (39 ksi)	15 %	42 HRB
Al (AlSi10Mg)	3D-Druck: DMLS Normal Res (30 µm)	345 MPa (50 ksi)	8 %	59 HRB
Al (AlSi10Mg)	3D-Druck: DMLS Large Format (40 µm)	296 MPa (43 ksi)	10 %	50 HRB

Al 6061

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Die bei Protolabs am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung für CNC-Zerspanung und Blechfertigung. Generell gewählt, wo Schweißen/Hartlöten erforderlich ist oder für hohe Korrosionsbeständigkeit in allen Tempers. Verformbarkeit exzellent im O-Zustand, gut im T4. Einsatz: Autoteile, Boots-/Marineausrüstung, Möbel, Consumer Electronics u. v. m.

Al 7075

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Diese Legierung fügt Chrom hinzu für gute Spannungskorrosionsrissbeständigkeit. Go-to-Legierung für Luftfahrtteile, Fahrradkomponenten, Camping- und Sportausrüstung wegen leicht und stark.

Al 5052

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In unserer Blechfertigung genutzt: gute Verformbarkeit, sehr gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Ermüdungsfestigkeit, Schweißbarkeit, mittlere Festigkeit. Ideal für Flugzeug-Kraftstoff-/Ölleitungen, Tanks, andere Transportbereiche, Geräte, Beleuchtung, Draht, Nieten.

AlSi10Mg

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Hauptmaterial unseres DMLS-3D-Drucks. Vergleichbar mit 3000er-Serienlegierung für Guss/Druckguss. Gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit, gute Ermüdungs-, Kriech- und Bruchfestigkeit. Auch thermische und elektrische Leitfähigkeit. Endteile aus AlSi10Mg erhalten Spannungsarmglühen.

Bei Fragen zu Aluminiumlegierungen, anderen Materialien oder unseren Fertigungsservices bei Protolabs kontaktieren Sie einen Applikationsingenieur unter ADMIN@MFGROBOTS.COM oder 877-479-3680.