CO2-optimierte Luftfahrtanwendungen

Mit vereinten Kräften die Klimabilanz verbessern

Die Luftfahrtindustrie steht vor einer gewaltigen Herausforderung: Um ihre Klimabilanz zu verbessern, muss sie ihre CO₂- Emissionen drastisch reduzieren. Auch wenn alternative Kraftstoffe (SAF), effizientere Triebwerke und aerodynamische Optimierungen die größten CO₂-Einsparungen ermöglichen, liegt in der Wahl der richtigen Materialien ein oft unterschätztes Potenzial. Leichte und nachhaltige Rohstoffe tragen maßgeblich dazu bei, Emissionen zu senken und die Effizienz zu steigern - ein wichtiger Baustein für eine umweltfreundlichere Luftfahrt.

In diesem Zusammenhang stellt Alumi- nium einen unverzichtbaren Werkstoff dar. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit ist es die bevorzugte Wahl für Flugzeugstrukturen und Außenhaut. Die Rezyklierbarkeit von Aluminium ist hervorragend und bietet somit die Möglichkeit, den CO₂- Fußabdruck in der Wertschöpfungskette weiter zu verringern.

Hochwertig, sicher - nachhaltig? Der Konflikt der Ansprüche an das Material

Die Luftfahrtbranche stellt sehr hohe und sehr spezielle Anforderungen an die Materialqualität. Um diesen strengen Sicherheits- und Leistungsstandards gerecht zu werden, kommen hochfeste, schadenstolerante Aluminiumlegierungen zum Einsatz. Diese Materialien zeichnen sich durch eine besonders enge chemische Zusammensetzung aus. Vor allem der Gehalt an Eisen und Silizium ist stark begrenzt, um die Dauerfestigkeit und damit die Zuverlässigkeit des Materials zu gewährleisten. Aus diesem Grund wird für die Herstellung solcher Legierungen traditionell weniger Rezyklat, dafür aber ein sehr hoher Anteil an Primäraluminium und Legiermetallen verwendet - deutlich mehr als für Produkte anderer Industrien. Die Produktion von Primäraluminium ist jedoch energieaufwendig. Sie verbraucht etwa zwanzigmal mehr Energie als das Recycling von Aluminium. Daher ist es essenziell, Wege zu finden, um ressourcenschonende Recyclinglegierungen einsetzen zu können, die aber gleichzeitig die strengen Anforderungen an die Materialeigenschaften nicht kompromittieren, da diese direkt mit der Sicherheit der Produkte verbuden sind. Die zentrale Herausforderung besteht also darin, den Zielkonflikt zwischen den hohen Materialanforderungen der Luftfahrtindustrie und dem dringenden Bedarf an höheren Recyclingquoten zu lösen. Doch wie lässt sich dieser Balanceakt erfolgreich meistern?

Mit vereinten Kräften: Lösungen durch Expertise und Partnerschaften

„Mit vereinten Kräften“ lautet die Antwort und beschreibt dabei nicht nur den Titel dieses Artikels, sondern auch die Philosophie der AMAG bei der Bewältigung der komplexen Anforderungen an das Aluminium-Recycling. Am Standort Ranshofen bündeln AMAG casting und AMAG rolling ihre Kompetenzen, um aus Aluminium-Schrotten hochwertige (Luftfahrt-)Legierungen herzustellen. Durch modernste Aufbereitungs- und Schmelztechnologie und ein über Jahrzehnte aufgebautes Fachwissen ist es der AMAG möglich, nahezu jede Art von Aluminium-Schrott zu recyceln. Nachhaltigkeit in der Materialkette verlangt jedoch mehr als interne Expertise: Eine enge Zusammenarbeit mit den Kunden ist unerlässlich, denn die Qualität des Schrotts wird bereits maßgeblich an der Quelle beeinflusst. Die meisten Aluminium-Halbzeuge, die an die Luftfahrtindustrie geliefert werden, durchlaufen eine zerspanende Bearbeitung. Dabei fällt überwiegend Rezyklat in Form von Spänen an, die häufig Feuchtigkeit und Ölrückstände aus den Bearbeitungsprozessen aufweisen. Zudem werden die Späne selten sortenrein gesammelt, was ihre Wiederverwendung erschwert, da sie im Nachgang nicht mehr wirtschaftlich sortiert werden können.

Schon gewusst?

Selbst bei einem maximierten Schrottanteil müssen der Schmelze Primäraluminium und Legierungselemente (zB. Zn, Cu, Mg) zugesetzt werden, um die Ziel-Zusammensetzung der Legierung zu erreichen.

Hier kann der CO_2-Fußabdruck durch Beimengung von Primäraluminium (abhängig von der erforderlichen Reinheit) aus CO_2-armer Elektrolyseproduktion nochmals verringert werden.

Der perfekte Closed-Loop-Prozess zwischen AMAG casting, AMAG rolling und AMAG components am Beispiel von Luftfahrtplatten der Legierung 7475

Der geschlossene Materialkreislauf zwischen AMAG casting, AMAG rolling und AMAG components ist ein herausragendes Beispiel dafür, wie Ressourceneffizienz auf höchstem Niveau gelingen kann. Ausgangspunkt sind die Walzbarren, die in der hochmodernen Gießerei von AMAG casting unter Einsatz spezieller Schmelz- und Gießtechnologien hergestellt werden. Diese Technologien gewährleisten präzise kontrollierte Eigenschaften, die für Luftfahrtprodukte von entscheidender Bedeutung sind.

Der produzierte Walzbarren gelangt auf kurzem Weg in eines der Walzwerke am Standort Ranshofen. Hier wird er zum Beispiel zu hochwertigen Platten der hochleistungsfähigen Legierung 7475 gewalzt, die anschließend wärmebehandelt, gereckt und einer intensiven Qualitätsprüfung unterzogen werden. Auch im Walzprozess entstehen unvermeidliche Prozessschrotte, deren Recycling am Standort besonders wichtig ist. Eine sortenreine Schrotttrennung sowie kurze Transportwege ermöglichen die ressourcenschonende Wiederverwendung in der Gießerei, wodurch der Materialkreislauf effektiv geschlossen wird.

AMAG_Wasserbecken_Ultraschall — **Abbildung 1:** Ultraschallprüfung für Luftfahrtplatten

Um maximale Eigenschaftsgleichmäßigkeit bei geringsten Abweichungen und Materialfehlern zu garantieren, liefert AMAG zu 100 % ultraschallgeprüfte gewalzte Platten an alle ihre Luftfahrtkunden (Abbildung 1), so auch an AMAG components. Dieses wertvolle Ausgangsmaterial wird dann mittels Zerspanung in vollautomatisierten Fräsmaschinen zur Endkontur verarbeitet. Dabei werden 90 bis 95 % der Platte in Späne verwandelt und nur 5 - 10 % des Plattengewichts endet als Bauteil. Das bedeutet, in der Fertigung werden knapp 10 bis 20 % mehr Späne erzeugt, als Bauteile (bezogen auf das Gewicht). Zudem erfolgt die Zerspanung unter Kühlschmiermittelbeaufschlagung und je mehr Späne produziert werden, desto mehr Kühlschmiermittel wird benötigt, was das spätere Recycling der Späne schwieriger gestaltet und auch die Ausbeute reduziert.

AN_CAST_Spaenebricks_001 — **Abbildung 2:** Brikettierte Späne

Aufgrund der unterschiedlichen Schneidgeometrien und Schnittgeschwindigkeiten fallen die Späne außerdem in verschiedenen Formen an, darunter winzige Partikel mit einer großen reaktiven Oberfläche. Dies führt zu Materialverlusten von bis zu 10 Prozent beim Einschmelzen. Um diesem Verlust entgegenzuwirken, werden die Späne bei AMAG präzise sortiert, gereinigt, brikettiert und erneut der Gießerei zugeführt (Abbildung 2). Dadurch lässt sich der Einsatz von neuem Primäraluminium deutlich reduzieren.

Aus dem recycelten Material entstehen erneut Walzbarren, die in den geschlossenen Produktionskreislauf zurückgeführt werden. Trotz der extrem hohen Anforderungen an die Schadenstoleranz dieser Legierung können die 7475-Platten ebenfalls mit AL4® ever-Zertifikat geliefert werden. Die optimierte Materialqualität sowie die kurzen Transportwege innerhalb des Kreislaufs sorgen für eine störungsfreie Supply Chain. Perfektion im Kreislauf.

EO6C4318-100dpi — **Abbildung 3:** Aluminium-Coil

Um dennoch ein Downcycling zu vermeiden und Recyclingmaterial gezielt einsetzen zu können, ist eine Trennung der Schrotte beim Kunden nach spezifischen Legierungen oder nach Legierungsfamilien (z. B. 7xxx oder 2xxx) mit einem möglichst konstanten Mischungsverhältnis besonders wichtig. AMAG berät ihre Kunden in diesen Fragen umfassend, um gemeinsam ökonomisch und ökologisch optimale Lösungen zu erarbeiten.

Die AMAG bietet ihren Kunden die Implementierung eines Closed-Loop- Prozesses an, der, wie in der Infobox beschrieben, in der internen Wertschöpfungskette zwischen AMAG casting, AMAG rolling und AMAG components vorbildhaft umgesetzt wird. Dabei werden Produktionsschrotte direkt vom Kunden übernommen. Sollte eine Trocknung der Späne beim Kunden nicht möglich sein, führt AMAG den Trocknungsprozess durch. Bei Stückschrotten kann zudem die erforderliche Sortierung durch die AMAG erfolgen. Das eingesetzte Rezyklat wird so wieder zu hochwertigen Knetlegierungen aufbereitet und idealerweise wieder für die Produktion derselben Bauteile eingesetzt. Mit diesem geschlossenen Kreislauf schafft AMAG nicht nur innovative Recyclinglösungen, sondern auch nachhaltige und langfristige Partnerschaften - ganz im Sinne vereinter Kräfte und gemeinsamer Ziele.

Vorteile für Kunden

Komplettangebot: Bleche, Platten, Plattenzuschnitte, fertige Komponenten und Recycling von Spänen und Plattenabschnitten.
Wirtschaftlichkeit: Bessere Buy-to-fly- Ratios durch Kontursägen und effizientes Nesting.
Zuverlässigkeit: Stabile Lieferketten und reduzierte Risiken durch eine integrierte Wertschöpfungskette und optimierte Produktionsplanung.
Nachhaltigkeit: Einsatz modernster Recyclingmethoden und umweltfreundlicher Technologien, die zu einer verbesserten CO2-Bilanz und Ressourcenschonung beitragen.
Qualität: Präzise und langlebige Produkte, die höchsten Standards und Normen der Luftfahrtindustrie entsprechen.

_R5A0740 — **Abbildung 5:** Gefräste Komponente

Optimierung von Aluminiumzuschnitten

Die steigenden Anforderungen an Produktionsmengen in Kombination mit strikten Umweltauflagen und begrenztem Zugang zu Ressourcen macht die stetige Optimierung von Produktionsprozessen notwendig. Eine zentrale Kennzahl in diesem Zusammenhang ist die sogenannte Buy-to-fly-Ratio (BFR), also das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Ausgangsmaterials und dem Gewicht des fertigen Bauteils. Das Ziel besteht darin, die BFR zu minimieren, um metallische Abfälle zu reduzieren, Kosten zu senken und ökologische Nachhaltigkeit zu fördern.

Maßgeschneiderte Abmessungen für maximale Effizienz: Ein erfolgversprechender Ansatz zur Steigerung der Materialeffizienz liegt in der Optimierung der Plattendimensionen und der gezielten Anwendung von Zuschnitten. Die AMAG passt die Walzplattengrößen individuell an Kundenanforderungen an, um Materialverluste zu minimieren.
Präzision durch moderne Technologie: Um die Materialeffizienz noch weiter zu steigern, bietet AMAG auch Konturzuschnitte an, die den Materialverlust weiter reduzieren. Allerdings sind diese mit aufwendigeren Produktionsprozessen und einer präziseren Planung verbunden. AMAG verfügt über eine moderne Konturbandsäge, die es ermöglicht, Aluminiumplatten mit hoher Präzision zu schneiden - sowohl in geraden Linien als auch entlang komplexer gekrümmter Konturen. Auf diese Weise wird eine effiziente Materialausnutzung bei gleichzeitig minimalem Verschnitt gewährleistet.
Ausgezeichnete Formtoleranzen Neben einer ausgezeichneten Planheit wird AMAG PROCATH® auch durch einen geringen Eigenspannungsanteil charakterisiert. Dies gilt speziell für die entspannungsgeglühten Zustände H34 und H36. Beim Endkunden wird damit einem eventuellen Verzug beim Anschweißen der Tragstangen an das Kathodenblech vorgebeugt.
Intelligentes Nesting für optimale Materialausnutzung: Ein weiterer Schlüssel zur Materialeffizienz bei der Zerspanung liegt im sogenannten Nesting - der strategischen Anordnung der Bauteile auf der Grundplatte, um eine möglichst hohe Materialausnutzung zu erzielen. AMAG bietet verschiedene Nesting-Strategien, die je nach Anforderungen des Kunden eingesetzt werden können:

Lineares Nesting: Bauteile werden in einer festen Reihenfolge angeordnet, um die Produktionsplanung zu vereinfachen. Dies eignet sich vor allem für große Serien mit wenigen Varianten innerhalb eines Bauteils.
Freiform-Nesting: Bauteile werden so verschachtelt, dass auch kleinste Flächen genutzt werden. Dies erfordert komplexe Berechnungen, bietet aber die höchste Materialausbeute.
Hybrid-Nesting: Eine Kombination aus linearem und Freiform-Nesting, die Flexibilität und Effizienz vereint. Diese Strategie eignet sich besonders für mittelgroße Bauteil-Serien mit variierenden Anforderungen.

Auch in diesem Zusammenhang gilt: Eine enge Zusammenarbeit mit dem Kunden ist von entscheidender Bedeutung, da die Vorgaben für die Bauteilfertigung bis ins kleinste Detail festgelegt sind. Änderungen an der Nesting-Strategie, also der Wechsel auf eine andere, mögliche Konturausrichtung der Bauteile innerhalb der Platte, können von der AMAG nur in Ausnahmefällen ohne vorherige Rücksprache mit dem Kunden umgesetzt werden (Abbildung 6).

Bildschirmfoto 2025-03-20 um 15.30.31 — **Abbildung 6:** Konturausrichtungen von Bauteilen auf einer Platte

AMAG AL4® ever: Wenig CO₂ für Ihr Produkt. Garantiert.

AMAG fertigt hochwertige Bleche und Platten für die Luftfahrt - und bietet in beiden Bereichen die innovativen AMAG AL4® ever Produkte für maximale Effizienz und Nachhaltigkeit. AMAG AL4® ever ist eine speziell entwickelte Produktlinie, die den CO₂- Fußabdruck von AMAG-Aluminiumlösungen nicht nur reduziert, sondern auch garantiert - ohne Kompromisse bei der Produktleistung. Der CO₂- Fußabdruck wird bei AMAG AL4® ever innerhalb vordefinierter Garantiestufen nachgewiesen und pro Tonne Aluminium gemäß der vertraglich festgelegten jährlichen Liefermenge mit einem AMAG AL4® ever-Werkszertifikat abgesichert. Mit dem AMAG AL4® ever- Werkszertifikat können unsere Kunden ihre Scope-3-Emissionen in ihrer Lieferkette direkt ermitteln. So schaffen sie eine fundierte und nachvollziehbare Grundlage zur Kommunikation ihrer Nachhaltigkeitsziele.

Dank unserer langjährigen Expertise im Recycling und der erfolgreichen Zusammenarbeit mit Kunden zur Optimierung der Schrottqualität kann AMAG Luftfahrtplatten der Legierun- gen 7075 und 7175 in AL4® ever-Qualität mit einem CO₂-Fußabdruck von unter 4 Tonnen CO₂pro Tonne Aluminium liefern - ein echter Mehrwert für nachhaltige Luftfahrtprodukte.

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