Neue Methode verändert Titan für die Massenproduktion

Die schwierige Verarbeitung von Titan verhinderte bisher dessen Einsatz in der Automobilindustrie. Ein neues Verfahren zur Formung von Titan soll das nun ändern

Bei Titan handelt es sich um ein Metall mit vielfältigen positiven Eigenschaften. Es ist äußerst stabil und leicht zugleich. Außerdem ist es korrosionsbeständig und kann bei hohen Temperaturen zum Einsatz kommen. Zudem zählt Titan zu den zehn am häufigsten in der Erdkruste vorkommenden Stoffen und ist deshalb leicht verfügbar. Trotzdem kommt es bisher nur in wenigen Industriesegmenten zum Einsatz. So werden beispielsweise Flugzeugteile oder medizinische Instrumente aus Titan gefertigt. Ein verbreiteter Einsatz in der Massenfertigung von Produkten war bisher aufgrund der komplexen Verarbeitung des Metalls nicht möglich.

Eine Gruppe von Ingenieuren der Fraunhofer-Institute in Braunschweig und Chemnitz stellte jüngst eine Methode vor, mit der Titan bald auch in der Massenfertigung zur Herstellung von Auspuffteilen verwendet werden könnte. „Titan neigt dazu, an den Umformwerkzeugen anzuhaften. Das verursacht starke Schäden, die im schlimmsten Fall zum Reißen der Bauteile führen können”, erklärt André Albert, Gruppenleiter der Wirkmedienumformung am Chemnitzer Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), die Probleme bei der Verarbeitung von Titan. Bisherige Verfahren erfordern mindestens drei Schritte, bei denen das Metall immer wieder auf eine Temperatur von 800 Grad Celsius erhitzt werden muss. Das beansprucht die Fertigungsmaschinen zusätzlich. „Die Folge ist eine sehr aufwändige mehrstufige Umformung, die bei der Fertigung von Abgasanlagen für Großserien nicht rentabel ist”, erklärt Albert.

Mit dem Umformwerkzeug der Fraunhofer-Institute kann Titan jetzt in einem Schritt, ohne die bisherigen Probleme, bearbeitet werden. Das circa 1,3 Quadratmeter große Gerät besteht aus Werkstoffen, die auch Temperaturen über 800 Grad standhalten können. Eine spezielle Beschichtung verhindert, dass das flüssige Titan an der Werkzeugoberfläche hängen bleibt. Bei hohen Temperaturen tendiert Titan zudem dazu, mit der Umgebungsluft zu reagieren, was das Titan spröde macht. „Beim Umformen mit sehr hohen Temperaturen muss daher mit Schutzgas, wie zum Beispiel Argon, gearbeitet werden, um das Oxidieren des Titans zu verhindern”, erklärt Martin Weber vom Braunschweiger Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) die zusätzlichen Neuerungen im Umformungsprozess.

Die Ingenieure sehen in ihrem Fertigungswerkzeug großes Potenzial für die Automobilindustrie. Dank der rentablen Umformungstechnologie der Fraunhofer-Ingenieure könnte Titan dort die bisher üblichen Legierungen und Metalle wie Chrom oder Aluminium ersetzen. Dadurch ließen sich bei Auspuffrohren, Katalysatoren und Schalldämpfern pro Bauteil 40 Prozent an Gewicht einsparen.

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