Die klassischen Metalle Stahl und Aluminium haben nach wie vor einen hohen Stellenwert im großserientauglichen Leichtbau, insbesondere in Branchen wie der Automobilindustrie. Die Motivation für einen funktions- und belastungsgerechten Materialeinsatz beider Metalle in einem innovativen Werkstoffverbund ist in Zeiten verschärfter Anforderungen an Ressourceneffizienz und Treibhausgasemissionen ungebrochen.

Die in diesem Vortrag vorgestellte Aluminium-Stahl-Verbundgusstechnologie ermöglicht es, Aluminiumgussbauteile in Karosserie und Fahrwerk gezielt mit stoffschlüssig gefügten Stahlblechen oder -profilen zu verstärken und Fügestellen zu benachbarten Komponenten zu schaffen. Die so gefertigten hybriden Gussstrukturen sind leicht und bauraumsparend und ermöglichen ein an die Belastungssituation angepasstes Design durch die Ausnutzung der jeweiligen Vorteile der Materialien.

Im Gegensatz zum aktuellen Stand der Technik mit form- und kraftschlüssigen Verbindungen ist es mit dem hier gezeigten Verbundgussverfahren möglich, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Stahl und Aluminiumguss zu erzeugen, welche hochfest und gleichzeitig duktil ist. Die Grundlagen für diese Verbindung sind eine einzigartige Al-Si-Beschichtung als Interface auf den Stahleinlegern sowie angepasste Gussprozesse, die sowohl im prototypischen Sandguss als auch im großserienetablierten Druckguss erprobt wurden. Anhand von Gießsimulationen und experimentellen Gießversuchsreihen konnten Einflussgrößen und Prozessparameter für einen optimalen Stoffschluss ermittelt und mit mechanischen Prüfungen an verschiedenen Zugprobekörpern sowie Schwingfestigkeitsversuchen abgesichert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für den geplanten technologischen Sprung der Verbundgusstechnologie von der Proben-Ebene auf die Bauteil-Ebene. Mit einem hybriden Aluminium-Stahl-Trägerbauteil für Torsions-, Biege-, und Axialcrashversuche sowie einem hybriden Federbeindom-Demonstrator soll die Technologie weiter erforscht und bis zur Einsatzreife im Fahrzeugbau weiterentwickelt werden.