Ziel des Bündnisses ist es, sowohl das Eigenschaftsspektrum als auch das Anwendungs- und Verarbeitungspotenzial von Magnesium-Knetlegierungen ständig zu erweitern und seine Fähigkeiten in allen Kompetenzbereichen weiterzuentwickeln.
Schwerpunkte der in TeMaKplus zu entwickelnden Technologien stützen sich auf die:
- Energieeffizienz
Neben einer Erweiterung der Leichtbaupotenziale im Automobilbau soll der Ausbau der Technologieplattform vor allem dazu beitragen, den Einsatz von Mg-K in weiteren Märkten und Anwendungsfeldern zu ermöglichen. So kann das Ziel einer Energieeinsparung durch Leichtbau auf wesentlich breiterer Basis erreicht werden als heute. Desweiteren soll durch die Reduzierung von Prozessstufen die Herstellung und Verarbeitung von Mg-K energieeffizienter gestaltet werden. So können durch die Kopplung mehrerer Bearbeitungsstufen die Prozesswärme besser genutzt und zwischengeschaltete Kühlungs- und Erwärmungsvorgänge eingespart werden. Durch seine spezifischen Eigenschaften ermöglicht Magnesium im Vergleich zu anderen Werkstoffen Energieeinsparungen bei der spanenden Bearbeitung (geringere Schnittkräfte und bis zu sechsmal längere Werkzeugstandzeiten im Vergleich zu Aluminium) sowie beim thermischen Fügen (lediglich 25 bis 30% der Stromstärke im Vergleich zu Alluminium). Weitere Einsparpotenziale ergeben sich aus einer Verbesserung der Umformbarkeit der Werkstoffe und einer damit ermöglichten Senkung der Umformtemperaturen. Ziel ist es ebenso, spezifische Eigenheiten von Umformtechnologien (z.B. Drücken, Schmieden) zu nutzen, um die Zufuhr von Wärmeenergie zu minimieren.
- Materialeffizienz
Durch intelligente konstruktive Lösungen und den kombinierten Einsatz verschiedener Werkstoffe (Materialmix) kann der Materialbedarf für die Herstellung industrieller Erzeugnisse reduziert werden. Der vorgesehene Einsatz von Tailored Products, also Bauteilen mit einem durch die Kombination verschiedener Materialeigenschaften maßgeschneiderten Belastungsprofil, und die verstärkte Nutzung von Profilbauteilen in Konstruktionen leisten dabei einen wesentlichen Beitrag. Ebenso bietet der Einsatz von Blech mit Dicken unter 1,2 mm Potenzial für die Einsparung von Material. Bislang ist die Herstellung derartiger Elemente aus Mg-K nur bedingt möglich und geeignete Verfahren sind noch zu entwickeln. Der Einsatz von Magnesium-Bauteilen im Materialmix ist bislang auch durch den Mangel an geeigneten Fügetechniken eingeschränkt. Neben der Entwicklung von Fügeverfahren für die Anbindung von Mg-K an Aluminium und Stahl tragen die Erprobung des gradierten Strangpressens sowie die Herstellung von Magnesium-Kompositen dazu bei, neue Möglichkeiten zur Nutzung der Vorteile von Materialkombinationen zu eröffnen.
- Wirtschaftlichkeit und Prozesseffizienz
Durch eine kontinuierliche Verarbeitung direkt vom Coil kann eine effizientere Verarbeitung und eine größere Prozessgeschwindigkeit realisiert werden. Im Rahmen des geplanten Vorhabens werden mit der Folgeverbund- und der Transferfertigung Verarbeitungsverfahren erprobt, die die Produktivität der Verarbeitung von Mg-K erheblich verbessern. Voraussetzung für eine Prozessführung dieser Art ist die Entwicklung geeigneter Erwärmungsverfahren für das Material (Erwärmungsstrecke für Band bzw. ganze Coils) und eine entsprechende Werkzeugtechnologie. Ein weiterer Schwerpunkt ist das thermische Fügen von Magnesium. Hier sind insbesondere die Spaltüberbrückbarkeit beim Laserschweißen und die Zuverlässigkeit zu verbessern, um einen industriellen Einsatz zu ermöglichen.
- Korrosionsschutz
Trotz der erreichten Fortschritte in TeMaK stellt die Korrosionsbeständigkeit weiterhin eine wesentliche Herausforderung dar und ist eine der grundlegendsten Anforderungen der Kunden. Während für flächige Bauteile bereits gute Ergebnisse realisierbar sind, bleibt der Korrosionsschutz an Fügespalten und im Kantenbereich verbesserungsfähig. Zudem sollte auch bei einer Beschädigung der Beschichtung bzw. bereits vor der Beschichtung ein ausreichender Korrosionsschutz gewährleistet sein. In TeMaKplus soll deshalb ein Verfahren entwickelt werden, mit dem eine Korrosionsschutzlösung bereits im Gießwalz- bzw. im anschließenden Warmwalzprozess in die Werkstoffoberfläche eingebracht werden kann. Auf diese Weise soll erstmals eine materialintegrierte Passivierung für Magnesium-Bandmaterial realisiert werden. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Verfahren zur Beseitigung von Schmiermittelrückständen auf dem Material, um eine sicherere und haltbarere Beschichtung zu ermöglichen. Darüber hinaus sollen metallische Beschichtungen mittels Vakuumtechnologien hergestellt werden. Dadurch wird der Einsatz von Mg-K zur Herstellung von Reflektoren, Spiegeln oder dekorativen Elementen sowie in weiteren Anwendungen, die eine metallisch glänzende Oberfläche erfordern, ermöglicht.
- Festigkeit und Duktilität des Materials
Das Leichtbaupotenzial und die Anwendungsmöglichkeiten von Werkstoffen werden maßgeblich durch deren Festigkeit und die Duktilität bestimmt. Neben dem Umformvermögen beeinflussen diese auch die Crasheigenschaften bzw. das Bruchverhalten der hergestellten Halbzeuge bzw. Bauteile. Gegenüber Aluminium und Stahl weist Magnesium den Nachteil einer bei Raumtemperatur eingeschränkten Umformbarkeit auf, die eine Warmumformung erforderlich macht. Ebenso müssen Teile aus Magnesium in der Regel mit größeren Querschnitten ausgelegt werden als solche aus Stahl und Aluminium. Die Erhöhung der Festigkeit und Duktilität stellt deshalb eine wichtige Zielgröße der Entwicklung von Magnesiumwerkstoffen dar. In TeMaKplus sollen sowohl metallurgische als auch umformtechnische Verfahren erprobt werden, mit denen die Werkstoffeigenschaften beeinflusst werden.