Aluminium ist das 13. Element im Periodensystem. Es ist nach Sauerstoff und Silizium das am häufigsten vorkommende Mineral auf der Erde. Damit ist es das am häufigsten natürlich vorkommende Metall auf unserem Planeten und nach Eisen das am zweithäufigsten verwendete Metall weltweit. Es wird hauptsächlich als Legierung verwendet, auch wenn der Aluminiumgehalt bis zu 99 % beträgt.
Stromleitungen
Aluminium eignet sich ideal für die Verkabelung von Stromnetzen, einschließlich Freileitungen und lokalen Stromverteilungsleitungen, da es ein besseres Verhältnis zwischen Leitfähigkeit und Gewicht aufweist als Kupfer – ebenfalls eines der am häufigsten verwendeten Materialien für elektrische Anwendungen.
Aluminium hat kaum mehr als die Hälfte der Leitfähigkeit von Kupfer – aber mit nur 30 Prozent des Gewichts wiegt ein blanker Aluminiumdraht mit ähnlichem elektrischen Widerstand nur halb so viel. Aluminium ist auch preiswerter als Kupfer, was es aus wirtschaftlicher und finanzieller Sicht attraktiver macht.
Hochhäuser
Aufgrund seiner hohen Formbarkeit, seines guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht und seiner Vielseitigkeit ist Aluminium ein wertvoller Werkstoff für Hochhäuser und Wolkenkratzer. Es ist auch ein ideales Material wegen seiner Langlebigkeit, seiner Designflexibilität und seines Beitrags zur Energieeinsparung, sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite.
Außerdem würden Wolkenkratzer bei Verwendung von Stahl erheblich mehr wiegen, was tiefere Gebäudefundamente erforderlich machen und die Baukosten in die Höhe treiben würde.
Fensterrahmen
Aluminiumrahmen sind im Allgemeinen eine recht haltbare und kostengünstige Option für Wohnhäuser und Büros. Sie sind außerdem leicht und können stoßfest gemacht werden, was an Orten mit starkem Wind und starken Stürmen nützlich ist.
Die Verwendung von Aluminium für Fensterrahmen ist in der Regel wartungsärmer und kostengünstiger als Holz und außerdem widerstandsfähiger gegen Kratzer, Risse und Beschädigungen. Einer der größten Nachteile von Aluminiumrahmen ist jedoch, dass sie nicht so energieeffizient sind wie Holz und auch nicht denselben Grad an Isolierung bieten.
Unterhaltungselektronik
Bei der Herstellung von Smartphones, Tablets, Laptops, Flachbildfernsehern, Computermonitoren und anderen elektronischen Geräten wird zunehmend Aluminium verwendet. Aluminium verbindet Schönheit und Zweckmäßigkeit mit der Fähigkeit, anspruchsvoll und doch zuverlässig zu sein. Dies sind wesentliche Merkmale für die Elektronikindustrie.
In letzter Zeit haben Elektronikhersteller Aluminium als Ersatz für Stahl und Kunststoff eingesetzt. Es wurde vor allem für die Kühlung von CPU- und Grafikprozessoren verwendet, da seine hervorragende Wärmeleitfähigkeit es zur idealen Wahl machte. Bei neueren Elektronikmodellen werden Gehäuse und Gehäuseteile aus Aluminium hergestellt.
Aluminium ist fester und zuverlässiger als Kunststoff, aber leichter als Stahl, was in Verbindung mit seiner Fähigkeit, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, zu einer zunehmenden Verwendung von Aluminium bei marktführenden Herstellern geführt hat.
Haushalts- und Industriegeräte
Aluminium wird in Präzisionsrohren für Kühlschränke und Klimaanlagen verwendet – aber das ist noch nicht alles, was dieses Material in solchen Geräten leistet.
Viele Waschmaschinen, Trockner, Geschirrspüler und andere Geräte verwenden ebenfalls Aluminiumrahmen in ihrer Konstruktion. Kühl- und Gefriergeräte sind besonders gute praktische Anwendungen für Aluminium, da es den Kühlprozess erleichtert und eine hocheffiziente Kühlung ermöglicht. Moderne Kühlschränke sähen ohne die Vorteile, die Aluminium bietet, ganz anders aus.
Flugzeuge
Aluminium hat vor allem drei hervorragende Eigenschaften, die es für die Luftfahrtindustrie so nützlich machen: hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, hervorragende Verformbarkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit. Tatsächlich ist es dem Aluminium zu verdanken, dass der Mensch überhaupt fliegen kann, seit die Gebrüder Wright Aluminium zur Herstellung des Kurbelgehäuses für ihren ersten Holzrahmen-Doppeldecker verwendeten.
Da Aluminium eine mit Stahl vergleichbare Festigkeit bei nur einem Bruchteil des Gewichts aufweist, ermöglicht seine Verwendung im Flugzeugbau eine höhere Tragfähigkeit für Fracht und Passagiere sowie eine bessere Treibstoffeffizienz. Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Aluminium trägt auch zur Sicherheit des Flugzeugs und seiner Passagiere bei, was eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Flugverkehr ist.
Die Wahl fiel auf Aluminium, weil es leicht ist (etwa 70 % leichter als Stahl), eine hohe Festigkeit aufweist und sehr korrosionsbeständig ist. In diesem Artikel befassen wir uns mit einigen in der Luft- und Raumfahrttechnik gebräuchlichen Legierungen und ihren Anwendungen sowie mit einigen weniger bekannten und mit der Frage, was die Zukunft für Materialien in der Luft- und Raumfahrt bereithält.
Raumfahrzeuge
Der Fortschritt in der Raumfahrt- und Raketentechnologie ist direkt mit der Entwicklung von Aluminiumlegierungen verbunden. Von den ersten Prototyp-Triebwerken bis hin zur Verwendung einer Aluminium-Lithium-Legierung durch die NASA ist dieses Material von Anfang an Teil des Raumfahrtprogramms.
Ähnlich wie bei Flugzeugen sind das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, die Korrosionsbeständigkeit und die Dehnbarkeit von Aluminium die idealen Eigenschaften für etwas, das stark und leicht sein muss, ohne dass es zu Fehlfunktionen kommt. Auch die Fenster von Raumfahrzeugen sind eine besonders gute Anwendung der Werkstoffkunde: Eine Möglichkeit, sie herzustellen, ist Aluminiumoxynitrid, eine transparente Keramik, die wir für die Herstellung von kugelsicheren Gegenständen verwenden.
Noch beeindruckender ist jedoch, dass die in Raumfahrzeugen verwendeten Aluminium-Niob-Legierungen der konzentrierten Hitze im Triebwerk der Falcon 9 standhalten können.
Schiffe
Leichte und widerstandsfähige Materialien sind ein gutes Zeichen für Schiffe, insbesondere für solche, die den Rumpf mit Fracht füllen. Die leichten Eigenschaften von Aluminium ermöglichen eine größere Oberfläche und eine geringere Masse – ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen, die notwendig ist, um Risse und Brüche im Rumpf zu überstehen.
So kann mehr Gewicht in Form von Waren, Menschen oder Treibstoff geladen werden. Neben Tankern und großen Schiffen wird Aluminium auch für den Bau von Yachten, Schnellbooten und Unterwasserfahrzeugen verwendet. Auch die meisten Sportboote sind vom Kiel bis zum Mast aus Aluminium gebaut, was ihnen bei Rennen einen Geschwindigkeitsvorteil verschafft und die Freizeitgestaltung spannender macht.
Züge
Züge können sehr gut mit Eisen und Stahl funktionieren, wie sie es seit Jahrhunderten tun. Aber warum sollte man eine Konstruktion nicht verbessern, wenn man die Möglichkeit dazu hat? Die Verwendung von Aluminiumkomponenten anstelle von Stahl kann Vorteile haben: Aluminium ist leichter zu formen und verbessert die Effizienz.
Während Eisenbahnen früher hauptsächlich aus Eisen hergestellt wurden, sind viele Elemente moderner Züge aus Aluminium gefertigt. Das Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht von Aluminium ist einer der Hauptfaktoren, die Zuggeschwindigkeiten von über 350 km/h möglich machen.
Die in diesen Hochgeschwindigkeitszügen verwendeten Aluminiumlegierungen haben eine geringere Dichte, aber eine vergleichbare Festigkeit wie Stahl und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, die die Wartung erleichtert. Außerdem werden Kabel aus Aluminiumlegierungen zunehmend als Ersatz für herkömmliche Kupferkabel in Eisenbahnübertragungen und -anlagen verwendet.
Personenkraftwagen
Aluminium wird als die kosteneffizienteste und umweltfreundlichste Möglichkeit angepriesen, die Leistung zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig die Sicherheit und Haltbarkeit zu verbessern.
Egal, ob es sich um Personenkraftwagen wie eine durchschnittliche Ford-Limousine oder um ein Luxusmodell wie einen Mercedes Benz handelt, Aluminium wird aufgrund seiner Festigkeit und seiner Umweltvorteile immer mehr zum „Material der Wahl“ für Automobilhersteller.
Fahrzeuge können leichter und wendiger sein, ohne an Festigkeit oder Haltbarkeit einzubüßen. Dies hat auch den Vorteil, dass die Fahrzeuge leichter recycelt werden können, was die Verwendung von Aluminium in Fahrzeugen noch nachhaltiger macht.
Weitere Verwendungsmöglichkeiten von Aluminium
Dies sind zwar nur die zehn häufigsten und nützlichsten Anwendungen von Aluminium, aber es gibt noch zahlreiche andere Einsatzgebiete für dieses vielseitige Metall, mehr dazu finden sich im Alu online Shop.