Welche Dicke von Aluminiumblech ist für die Automobilfertigung geeignet?

Aluminiumblechdicke in automobilen Anwendungen: Wichtige Messstandards

Automobilhersteller sind bei der Herstellung von Aluminiumblechen für den Fahrzeugbau stark auf standardisierte Messverfahren angewiesen. Zwei wichtige Referenzwerte kommen hier zum Tragen: ASTM B209 der American Society for Testing and Materials sowie der internationale ISO 7599-Standard. Diese Richtlinien legen akzeptable Dickenabweichungen fest, die bei den meisten Automobilanwendungen typischerweise bei etwa plus oder minus 0,03 Millimetern liegen. Warum ist das wichtig? Die Einhaltung dieser Spezifikationen sorgt dafür, dass Karosserieteile robust genug sind, um den Belastungen durch Stanzen und Schweißgeräte standzuhalten, ohne dem Endprodukt unnötiges Gewicht hinzuzufügen. Nehmen wir als Beispiel Motorhauben. Viele Automobilhersteller geben Aluminiumbleche mit einer Dicke von 1,2 mm vor, die diesen Standards entsprechen, da sie einen guten Schutz gegen Beulen bieten und gleichzeitig flexibel genug sind, um während der Fertigung in komplexe Kurven geformt zu werden.

Blechstärke und -dicke: Umrechnung zwischen Systemen

Die gaugesystem wird in Nordamerika weiterhin weit verbreitet verwendet, obwohl die nichtlineare Skala oft Verwirrung stiftet. Niedrigere Gauge-Zahlen weisen auf dickere Bleche hin, wobei Automobil-Aluminiumtypen gewöhnlich zwischen 12 Gauge (2,5 mm) und 18 Gauge (1,0 mm) liegen. Verwenden Sie diese Umrechnungstabelle für gängige Dicken im Fahrzeugbau:

Europäische Hersteller verwenden zunehmend direkte metrische Maße, um Umrechnungsfehler in globalen Lieferketten zu vermeiden.

Typischer Dickenbereich für Automotive-Aluminiumbleche (0,6–2,5 mm)

Heutzutage werden Fahrzeuge mit Aluminiumblechen hergestellt, die von etwa 0,6 mm Dicke für Bauteile wie Wärmeabschirmungen bis hin zu 2,5 mm für Teile reichen, die bei Unfällen Aufprallenergie absorbieren müssen. Laut einer im vergangenen Jahr veröffentlichten Studie zur Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen bestehen die meisten Karosserieteile heute aus Aluminium mit einer Dicke zwischen 1,0 und 1,5 mm. Dadurch konnten die Fahrzeuggewichte im Vergleich zu ähnlichen Bauteilen aus Stahl um 18 % bis 24 % gesenkt werden. Bei stärkeren Blechen mit 2,0 bis 2,5 mm verwenden Hersteller diese in der Regel für EV-Batteriegehäuse. Diese dickwandigeren Materialien schützen die Batterien vor Beschädigungen und bieten gleichzeitig genügend Platz für eine gute Batterieleistung in diesen engen Einbauräumen.

Einfluss der Dicke auf Leistung: Festigkeit, Gewicht und Sicherheit

Materialfestigkeit und Umformbarkeit bei Aluminiumlegierungen: Ausbalancieren der Leistungsanforderungen

Bei der Fahrzeugherstellung konzentrieren sich Ingenieure stark darauf, wie dick Aluminiumbleche sein sollten. Sie wollen den optimalen Kompromiss zwischen ausreichender Festigkeit der Bauteile und einem geringen Gewicht finden, um die Kraftstoffeffizienz nicht zu beeinträchtigen. Bei Aluminium ist es so, dass dickere Bleche mehr Belastung aushalten, bevor sie dauerhaft verbiegen, jedoch wird dadurch die Formgebung komplexer Geometrien erschwert. Nehmen wir beispielsweise die heute vielerorts verwendete Legierung AA6111. Sie bietet eine Festigkeit von etwa 150 bis 200 MPa, was für die meisten Karosserieteile gut geeignet ist. Das Gute an diesem Material ist, dass es trotz relativ hoher Festigkeit beim Stanzen gut verformbar bleibt. Hersteller schätzen Werkstoffe mit genau solch einer ausgewogenen Eigenschaftskombination, da sie so bessere Fahrzeuge herstellen können, ohne die Produktionskosten unnötig in die Höhe zu treiben.

Einfluss der Dicke auf die Leistung: Steifigkeit, Gewicht und Crasheigenschaften

Dickerere Aluminiumbleche verbessern die Steifigkeit der Blechtafeln um 30–50 % pro 0,5 mm Dickezunahme, erhöhen jedoch das Fahrzeuggewicht um 1,2–1,8 kg/m². Crashtestsimulationen zeigen, dass 1,2 mm starkes Aluminium bei Aufprallgeschwindigkeiten von 56 km/h (35 mph) 15 % mehr Energie absorbiert als 0,8 mm dicke Bleche. Hersteller verwenden abgestufte Dickenprofile, indem sie 1,5 mm starke Crashträger mit 0,9 mm dicken Außenpaneelen kombinieren, um Sicherheit und Effizienz zu optimieren.

Umformbarkeit von Aluminiumblechen bei komplexen Karosserietafel-Designs

Moderne Automobildesigns wie geschwungene Kotflügel erfordern Aluminiumbleche mit einer Dehnbarkeit von 20–30 %. Dünnere Blechstärken (0,6–1,0 mm) ermöglichen Tiefziehverfahren für komplexe Formen, während dickere Bleche (1,2–1,5 mm) die Maßhaltigkeit bei flachen Dachpaneelen gewährleisten. Fortschrittliche Härteverfahren ermöglichen es Legierungen der 6000er-Serie, Ziehtiefen von 8–12 mm ohne Rissbildung zu erreichen.

Festigkeit von Aluminiumblechen im Vergleich zu Stahl: Abwägungen bei der Blechdicke

Um eine ähnliche strukturelle Festigkeit wie Stahl zu erreichen, benötigen Aluminium-Karosserieteile etwa die 1,5- bis 2-fache Dicke. Beispielsweise kann ein innenliegendes Türpaneel aus Aluminium mit einer Dicke von 1,2 mm ein 0,7-mm-Stahlpaneel ersetzen und das Gewicht um etwa 40 % reduzieren. Laut der Studie „Automotive Materials Research“ aus dem Jahr 2024 sind Fahrzeuge selbst bei Verwendung dieser dickeren Aluminiumteile 25 bis 30 % leichter als solche, die vollständig aus Stahl gefertigt sind. Dies macht sich besonders bei Elektrofahrzeugen bemerkbar, da leichtere Fahrzeuge mit einer einzigen Ladung weiter fahren und die Emissionsvorschriften viel einfacher erfüllen können. Hersteller empfinden diesen Kompromiss zwischen Materialeigenschaften und ökologischen Vorteilen zunehmend als attraktiv, wenn sie zukunftsorientierte Konzepte entwickeln.

Gängige Aluminiumlegierungen in der Automobilproduktion: 5xxx, 6xxx und 7xxx Serie

Aluminiumwerkstoffe für automotive Anwendungen: Übersicht der 5xxx, 6xxx und 7xxx Serie

Automobilhersteller verwenden drei Hauptaluminiumreihen für Blechanwendungen: 5xxx (magnesiumbasiert), 6xxx (Magnesium-Silizium) und 7xxx (Zink-Magnesium). Jede Reihe bietet unterschiedliche Vorteile hinsichtlich der Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnisse, wobei 6xxx-Legierungen 68 % der modernen aluminiumbasierten Anwendungen in der Automobilindustrie dominieren, da sie ausgewogene Eigenschaften aufweisen.

legierungen der 5000er-Serie: Einsatz in nicht wärmebehandelten Strukturkomponenten

Die 5000er-Serie zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus und eignet sich daher ideal für Unterbodenschilde und strukturelle Verstärkungen. Diese nicht wärmebehandelbaren Legierungen enthalten 2,2–5,5 % Magnesium, behalten ihre Festigkeit in rauen Umgebungen bei und ermöglichen gleichzeitig eine einfache Formgebung komplexer Geometrien.

legierungen der 6000er-Serie: Dominanz in wärmebehandelbaren Karosserieteilen

6xxx-Legierungen wie 6061 und 6016 machen 75 % der Außenverkleidungen im Automobilbau aus. Aufgrund ihrer härtbaren Eigenschaft können T4-geglühte Bleche nach dem Umformen und Lackieren eine Streckgrenze von 180–240 MPa erreichen, was sie ideal für Motorhauben und Türen macht, bei denen sowohl Dellenbeständigkeit als auch Leichtbau erforderlich sind.

Einsatz von 6061-Aluminiumblech in Automobilteilen: Vorteile und Grenzen

Während 6061-Aluminiumblech eine hervorragende Schweißbarkeit und ein um 30 % geringeres Gewicht im Vergleich zu Stahlvarianten bietet, ist seine geringere Umformbarkeit auf flachere Blechteile beschränkt. Durch jüngste Fortschritte bei der Tailor-Rolled-Blank-Technologie konnten sich die Anwendungen jedoch auf A-Säulen und Dachschienen ausdehnen.

Zunehmender Einsatz von Aluminium der 7xxx-Serie in Automobilblechen für hohe Festigkeit

7xxx-Legierungen wie 7075 bieten eine Festigkeit, die fortschrittlichen Stählen vergleichbar ist (550 MPa Zugfestigkeit), bei einer Gewichtsreduzierung von 40 %. Obwohl sie kalt schwer umformbar sind, ermöglichen neuartige Warmumformverfahren ihren Einsatz in Stoßfängersystemen und Gehäusen für Batterien von Elektrofahrzeugen, bei denen Crashtauglichkeit erforderlich ist.

Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeitsunterschiede zwischen den Legierungsreihen

Die 5xxx-Reihe weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Salzwasserkorrosion auf (0,02 mm/Jahr Verlust gegenüber 0,08 mm/Jahr bei der 7xxx-Reihe), während Legierungen der 6xxx-Reihe die beste Schweißnahtgüte bieten (92 % der Grundmaterialfestigkeit). Zinkreiche 7xxx-Legierungen erfordern spezielle Zusatzwerkstoffe, um Spannungsrisskorrosion in geschweißten Verbindungen zu vermeiden.

Empfohlene Aluminiumblechdicke nach Fahrzeugkomponente

Häufige Aluminiumblechdicken für Karosserieteile (1,0–1,5 mm)

Die meisten Automobilhersteller verwenden Aluminiumbleche mit einer Dicke zwischen 1,0 und 1,5 mm für die Herstellung von Karosserieteilen, da dies ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und geringem Fahrzeuggewicht bietet. Auf diesen Dickenwerten behält das Metall weiterhin genügend Formbarkeit, um die komplexen Designs moderner Fahrzeuge zu realisieren, widersteht aber gleichzeitig besser gegen Beulen. Dies ist besonders wichtig, da laut einer J.D. Power-Umfrage des vergangenen Jahres fast zwei Drittel der Käufer die Langlebigkeit der Türaußenhaut ganz oben auf ihre Qualitätsliste setzen. Zahlen des Internationalen Aluminiuminstituts zeigen einen weiteren Vorteil: Fahrzeuge mit diesen Aluminiumpaneelen sind etwa 12 bis 18 Prozent leichter als bei Verwendung von Stahl – eine beeindruckende Einsparung, wenn man bedenkt, wie wichtig Sicherheit im heutigen Markt bleibt.

Motorhaube, Dach und Türverkleidungen: Dickeauswahl basierend auf Formbarkeit und Steifigkeit

Hersteller verwenden oft gestaffelte Dicken innerhalb einzelner Bleche – Teslas Cybertruck-Türen verwenden an den Scharnieren 1,8 mm Aluminium, das zur Fensterlinie hin auf 1,0 mm abnimmt. Dieser Ansatz optimiert die Gewichtsverteilung und erfüllt gleichzeitig die Anforderungen des Federal Motor Vehicle Safety Standard 214 für Seitenaufprall.

Strukturelle Verstärkungen: Dickere Maße (1,8–2,5 mm) für Crashzonen

Sicherheitsrelevante Teile wie Stoßfängerverstärkungen und tragende Säulen benötigen Aluminiumbleche mit einer Dicke von etwa 1,8 bis 2,5 mm für ein effektives Crash-Energienmanagement. Am Beispiel des Porsche Taycan: Hier wird tatsächlich 2,3 mm dickes Aluminium der Baureihe 6xxx in der Batterieschutzstruktur eingesetzt. Laut einer von der SAE veröffentlichten Studie (Referenznummer 2022-01-0345) absorbiert diese Konstruktion etwa 40 Prozent mehr Energie im Vergleich zu herkömmlichen Stahlausführungen. Die dickeren Aluminiumbleche halten dem Material eine ausreichende Festigkeit mit Streckgrenzen über 200 MPa auch bei Verformungen im Unfallfall aufrecht. Zudem gelingt es so, das Gewicht erheblich zu reduzieren, und zwar um 28 bis 35 Prozent im Vergleich zur erforderlichen Menge bei Verwendung von Stahl.