InDrutec-E: Leichtbau im Druckguss für die E-Mobilität

Kurzfassung

Um den 2021 von der EU-Kommission beschlossene Flottengrenzwert von 95g CO2/km einzuhalten, ist neben dem Karosserieleichtbau die Elektrifizierung des Antriebsstrang erforderlich. Elektrifizierte Antriebskonzepte, bestehend aus komplexen Gussgehäusen mit integriertem Getriebe und Motor sowie eine Vielzahl an Anbauteilen, bieten neue Anwendungsfelder für die Gießereiindustrie. Das Druckgießverfahren ist ideal zur Herstellung solch komplexer Leichtbauteile. Durch die Erhöhung des Anteils an recyceltem Aluminium kann eine Reduzierung des Kohlenstoff-Fußabdrucks in der Herstellungs-, Betriebs- und Recyclingphase erreicht werden. In Verbindung mit einem optimierten Design und der Verwendung von hochfesten Al- oder Mg-Legierungen, kann der Materialbedarf gesenkt werden, was zu einer Verringerung des Gewichts und des CO2-Fußabdrucks führt. Schließlich kann durch den Einsatz von aufwendigeren Gussverfahren wie dem Vacural®-Guss der Oskar Frech GmbH, die Qualität des Gusses erhöht und der Materialbedarf weiter reduziert werden. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt „InDrutec-E“ werden die Maßnahmen in einem anwendungsnahen Getriebedeckel einer elektrischen Antriebsachse zusammengefasst. Die mechanischen Eigenschaften werden anhand von drei Aluminiumlegierungen im Primär- und Sekundärzustand betrachtet. Die Erweiterung des Toleranzintervalls einzelner Legierungselemente (Kupfer, Silizium, Eisen und Zink) erlaubt, den Recyclinganteil gegenüber der Primärlegierung massiv zu erhöhen. Gleichzeitig wurde die Auswirkung der eingesetzten Gießtechnologie untersucht. Dazu wurde das konventionelle und vakuumunterstützte Druckgießverfahren mit dem Vacural® Druckgießprozess verglichen. Eine klassische Druckgusslegierung AlSi10Mg (Fe) (239-D) wurde zum Vergleich der mechanischen Eigenschaften herangezogen. Im Ergebnis konnte bei gleicher Funktionalität das Gewicht der Aluminiumvariante um 38% gegenüber dem Referenzbauteil gesenkt werden. In der Magnesiumausführung liegt das Leichtbaupotential gegenüber der Aluminiumreferenz sogar bei mehr als 50%. Für beide Bauteilvarianten wurden seriennahe Werkzeuge gefertigt und Druckgussbauteile hergestellt. Im Vortrag stellen die Projektpartner eine Auswahl der Ergebnisse, wie z.B. aus mechanischen Prüfungen der Legierungen im Primär- und Sekundärzustand in verschiedenen Gießverfahren vor und beleuchten die unterschiedlichen Lösungsbausteine.