Werkstoff Aluminium

Historisches

Aluminium ist ein noch recht junges industrielles Gebrauchsmetall. Es wurde erstmals 1825 von dem dänischen Forscher H. C. Oerstedt hergestellt; wenige Jahrzehnte später gelang die Produktion im großtechnischen Maßstab. Seine hervorragenden Materialeigenschaften haben Aluminium innerhalb von nur 100 Jahren zu einem der vielseitigsten und weitestverbreiteten Gebrauchsmetalle gemacht.

Eigenschaften

Aluminium zählt mit seiner geringen Dichte zu den Leichtgewichten unter den Metallen und weist dabei eine vergleichsweise hohe Festigkeit auf. An der Luft überzieht sich das Metall mit einer dünnen Oxid haut, durch die es sehr korrosionsbeständig ist. Aluminium ist sehr gut kalt und warm verformbar, läßt sich schweißen und schmieden und besitzt eine hohe Leitfähigkeit für Strom und Wärme.

Anwendungen / Produkte

Aluminium findet in nahezu allen Gebieten der Technik und des täglichen Lebens Anwendung. Sein geringes Gewicht hilft im Verkehrssektor - ob als Motorblock im Pkw, als ICE- Mittelwagen oder im Flugzeugbau - Treibstoff bzw. Energie zu sparen. Im Bauwesen ist die Langlebigkeit und Wartungsfreiheit von Fenstern, Fassaden und Dächern aus Aluminium gefragt. In der Verpackung schützt es aufgrund seiner Barriereeigenschaft Lebensmittel und Pharmazeutika. Seine gute Leitfähigkeit macht es für die Elektrotechnik interessant.

Industrielle Gewinnung

Der Rohstoff für die Aluminiumgewinnung ist Bauxit - ein Erz, das zu 90 Prozent in den Ländern des Tropengürtels vorkommt. Hauptfördergebiete sind Australien, Westafrika, Jamaika und Brasilien. Die Metallgewinnung erfolgt in einem zweistufigen Verfahren. Zunächst wird im sogenannten Bayer- Prozeß unter Druck und Hitze aus dem Bauxiterz das Aluminium hydroxid extrahiert, das anschließend durch Glühen zu Aluminiumoxid (Tonerde) gebrannt wird. Als Rückstandsprodukt fällt umweltneutraler Rotschlamm an, der auf Deponien abgelagert wird. Aluminiumoxid ist das Ausgangsprodukt für die zweite Gewinnungsstufe: dem Elektrolyseprozeß. Eine Schmelze aus Tonerde und dem Flußmittel Kryolith wird mit Hilfe von Strom in flüssiges Aluminium und Sauerstoff getrennt. Aus zwei Tonnen Aluminiumoxid wird so eine Tonne Primäraluminium gewonnen.

Wirtschaftliche Bedeutung

Die weltweite Verwendung von Aluminium beträgt rund 25 Millionen Tonnen pro Jahr, in Deutschland liegt er bei 2,61 Millionen Tonnen. Wichtigster Verwendungssektor ist der Verkehr, gefolgt von Bauwesen, Maschinenbau und Verpackung. In den fünf deutschen Primäraluminiumhütten wurden 1998 612.400 Tonnen Aluminium erzeugt, die Sekundärhütten produzierten 453.300 Tonnen Recyclingaluminium. Die Produktion von Halbzeug (Walz- und Strangpreßprodukte sowie Drähte und Schmiedeteile) betrug 1,84 Millionen Tonnen, der Formguß lag bei 607.500 Tonnen. Die Aluminiumweiterverarbeitung erstreckt sich auf die Herstellung von Folien und dünnen Bändern (1998: 210.200 Tonnen) sowie auf die Fertigung von Tuben, Dosen und Fließpreßteilen (1998: 60.500 Tonnen). Der gesamte Branchenumsatz von 22,8 Milliarden DM wird von annähernd 74.000 Mitarbeitern in rund 600 Betrieben erwirtschaftet.

Aluminium im Markt

Die deutsche Aluminiumindustrie gliedert sich in die Rohaluminiumerzeugung und in die Aluminiumverarbeitung. Die Rohaluminiumerzeugung umfaßt die Primäraluminiumhütten und die Sekundäraluminiumhütten. Unter der Aluminiumverarbeitung werden zusammengefaßt die Produzenten von

· Aluminiumhalbzeug (Bleche, Profile, Drähte, Schmiedeteile) · Aluminiumformguß, · Aluminiumfolien und dünnen Bändern · Aluminiumtuben, Dosen, Fließpreßteilen · Aluminiumgrieß, Pulver · Flexiblen Verbundstoffen · Aluminiumflaschenkapseln · Leichtmetallblechwaren. · Kokillenguss · Druckguss

Die Aluminiumindustrie ist stark internationalisiert. 43 % der deutschen Produktion sind für den Export bestimmt. Der Importanteil in Deutschland liegt über alle Produkte gesehen bei 42 %. 1998 erwirtschaftete die Branche einen Umsatz in Höhe von rund 24,8 Mrd. DM mit rund 74.000 Beschäftigten.

Gesundheit

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste und damit Bestandteil nahezu aller Gesteine und Böden. Es ist ungiftig und daher ernährungsphysiologisch unbedenklich. Im Durchschnitt werden über die Nahrung täglich etwa zwei bis fünf Milligramm in Form von Aluminiumverbindungen aufgenommen. Der größte Teil davon wird durch die Nieren über den Urin wieder ausgeschieden. Bei Menschen mit geschädigter Nierenfunktion (z.B. Dialysepatienten) ist diese Fähigkeit, absorbiertes Aluminium auszuscheiden, jedoch eingeschränkt. Stark aluminiumhaltige Medikamente sind in diesen Fällen daher ungeeignet.

Umwelt und Recycling

Für die Erzeugung von einem Kilogramm Primäraluminium sind heute rund 13,5 Kilowattstunden Strom erforderlich. Bliebe der Blick allein auf die Primärerzeugung konzentriert, übersähe man allerdings, daß die einmal eingesetzte Energie im Metall gespeichert bleibt und im Recyclingprozeß "reaktiviert" wird. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes (660° C) sind nur fünf Prozent der ursprünglich eingesetzten Energie beim Recycling von Aluminium erforderlich. Energievergleiche von Werkstoffen werden mit Bezug zum Endprodukt und zu dessen Lebenszyklus aussagekräftig: So senkt der Einsatz von Aluminium in Autos den Kraftstoffverbrauch und hilft obendrein, knappe Ressourcen wie Mineralöl zu schonen. Im Bauwesen trägt die Wartungsfreiheit und Langlebigkeit der Aluminiumprodukte zu Energieeinsparungen bei. Und mit einem Kilogramm Aluminium können weit mehr Lebensmittel verpackt werden als mit anderen Metallpackstoffen. In der Langfristbetrachtung ergibt sich für den Werkstoff Aluminium daher eine positive Energiebilanz. Da Aluminium nach der Verwendung einen hohen Schrottwert besitzt und seine Werkstoffqualität beim Recycling nicht einbüßt, hat sich schon früh eine gut funktionierende Sekundärwirtschaft herausgebildet: z.B. als Altschrott aus den Bereichen Verkehr, Bau, Elektronik oder Verpackung. Die Metallkreisläufe sind heute weitgehend geschlossen.

Entwicklung des Aluminiumpreises von 1995 bis 2000

Die Aluminiumpreise liegen zwar teilweise über jenen anderer Werkstoffe; dieser "Nachteil" wird bei Aluminium-Anwendungen jedoch mehr als wettgemacht. So wird beispielsweise im Bereich Verkehr durch die Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge eine deutliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen erreicht. Im Bauwesen ist die konstruktive und gestalterische Vielfalt von Aluminium zugleich die Voraussetzung zur Verwirklichung neuer Ideen bei dauerhafter Stabilität in der Architektur. Die weitgehende Wartungsfreiheit von Aluminiumprodukten trägt zudem zu langfristiger Wirtschaftlichkeit bei. Bei flexiblen Verpackungen ist zudem die Schwankungsintensität der Aluminiumpreise nicht stark ausgeprägt. Weitere Informationen zum Aluminiumpreis, u.a. die aktuelle Tagesnotierung, erhalten Sie auf der Homepage der London Metal Exchange.

Werkstoffeigenschaften

Der Werkstoff Aluminium trägt wesentlich dazu bei, menschliche Grundbedürfnisse wie Mobilität, Wohnen, Sicherheit, gesunde Ernährung und medizinische Versorgung wirtschaftlich und umweltverträglich zu befriedigen. Eigenschaften, die Aluminium vielseitig verwendbar machen, sind insbesondere die geringe Dichte (geringes Gewicht), die extrem hohe Festigkeit, die außerordentliche Langlebigkeit, die hohe Leitfähigkeit für Strom und Wärme, die Korrosions- und Witterungsbeständigkeit, die Undurchlässigkeit (für Gase, Flüssigkeiten, d.h. Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse), die leichte Bearbeitbarkeit und die hohe Wirtschaftlichkeit in der Herstellung, Montage und Nutzung von Aluminiumprodukten. Ein besonderer Vorzug ausgedienter Aluminiumprodukte ist die ausgezeichnete Wiederverwertbarkeit. Ohne Qualitätsverlust lassen sich aus Sekundäraluminium die gleichen oder ähnliche Produkte herstellen. Gegenüber der Herstellung von Primäraluminium werden durch Wiedereinschmelzen bis zu 95 % an Energie eingespart. Mit nur 5 % der ursprünglich für die Gewinnung notwendigen Energie läßt sich Aluminium beliebig oft wieder verwerten - immer und immer wieder. Damit ist der Werkstoff ideal für Recyclingkreisläufe.

Reinigung

Aluminium gehört zu den Nichteisenmetallen und kann ebenso wie Stahl, Korrosion bilden. Dabei entsteht jedoch, anders als bei Stahl und Eisen, eine Oxidschicht, die den Untergrund vor weiterer Korrosion schützt. Bei der Oxidbildung wirken jedoch auch andere Stoffe (Salze, Säuren) zersetzend auf das Material ein, die eine Beschichtung korrodierter Alu-Oberflächen nötig machen. Aluminium hat zwar eine sehr glatte Oberfläche, aber Fett und Öl haften dennoch sehr gut darauf. Aluminium ist ein sehr weiches Material. Staub, Flecken und leichte Verschmutzungen entfernen Sie ganz einfach mit lauwarmem Wasser. Hartnäckige Schmutzstellen lösen sich leicht, wenn Sie einige Spritzer eines herkömmlichen Reinigungsmittels ins Wasser geben. Vermeiden Sie in jedem Fall eine trockene Reinigung, da hier leicht Kratzer in der Aluminiumoberfläche entstehen können. Verwenden Sie aus dem selben Grund auch keine Scheuermittel oder ähnliches. Für alle farbigen Eloxaloberflächen empfehlen wir einen geeigneten Eloxalreiniger. Trotz aller Pflege hat sich in der Praxis gezeigt, das Aluminium - Beschläge beim ständigen Einsatz an Türen, der Belastung durch z. B. Ringe an der Hand beim öffnen der Türe nicht lange standhält. Es bleiben Kratzer auf dem weichen Aluminium Material zurück, welche auch durch einen nachträgliche Pflege nicht mehr zu reparieren sind. Dessen sollte man sich im Klaren sein, wenn man besonders bei vielbegangenen Türen Aluminiumbeschläge einsetzten möchte.