Von der Rohplatte zum fertigen Bauteil

Aluminiumplatten sind aus Industrie, Handwerk und Konstruktion nicht mehr wegzudenken. Ob als Strukturbauteil im Maschinenbau, als Verkleidung im Fahrzeugbau oder als hygienische Oberfläche in der Lebensmitteltechnik – die Anforderungen an Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität variieren stark. Jeder Schritt im Herstellprozess – vom Rohstoff bis zur fertigen, maßgenauen Platte – beeinflusst diese Eigenschaften entscheidend.

In der Praxis bedeutet das: Eine falsch gewählte Legierung oder unzureichend behandelte Platte kann zu Verzug, vorzeitigem Verschleiß oder unzureichender Stabilität führen. Wer Aluminiumplatten kauft oder verarbeitet, sollte deshalb die Herstellverfahren, verfügbaren Legierungen und Nachbearbeitungsmöglichkeiten kennen. Nur so lassen sich geeignete Platten für spezifische Projekte auswählen, Kosten vermeiden und die gewünschte Qualität sicherstellen. Dieser Leitfaden vermittelt praxisnah, wie Aluminiumplatten hergestellt, geprüft und optimal weiterverarbeitet werden.

Primärproduktion: Vom Bauxit zur Grundplatte

Die Herstellung von Aluplatten beginnt bereits weit vor dem eigentlichen Plattenprozess – beim Rohstoff Bauxit. Bauxit ist ein aluminiumhaltiges Erz, das überwiegend in tropischen und subtropischen Regionen abgebaut wird. Je nach Lagerstätte enthält es zwischen 30 % und 60 % Aluminiumoxid, das für die weitere Verarbeitung aufbereitet werden muss. Nach dem Abbau wird das Erz zunächst zerkleinert und getrocknet, um Fremdstoffe zu entfernen und die Transportfähigkeit zu verbessern.

Im Bayer-Verfahren wird Aluminiumoxid aus dem Bauxit gelöst. Dabei wird das zerkleinerte Erz in Natronlauge aufgekocht, sodass Aluminium als lösliches Aluminiumhydroxid in die Lösung übergeht. Unlösliche Rückstände, der sogenannte Rotschlamm, werden abgetrennt und umweltgerecht entsorgt. Das resultierende Aluminiumhydroxid wird anschließend kalziniert, wodurch reines Aluminiumoxid – die Tonerde – entsteht, das als Ausgangsmaterial für die Schmelzproduktion dient.

Die Gewinnung von metallischem Aluminium erfolgt im Hall-Héroult-Prozess. Aluminiumoxid wird in einem geschmolzenen Kryolithbad elektrolytisch reduziert: Aluminium scheidet sich an der Kathode ab, Sauerstoff an der Anode. Diese Elektrolyse benötigt große Energiemengen, da Aluminium nur bei sehr hohen Temperaturen (über 950 °C) flüssig wird und reduziert werden kann.

Das Ergebnis ist Primäraluminium in Form von Blöcken oder Barren mit hoher Reinheit. Diese Grundplatten sind noch nicht formstabil oder maßgenau, bilden aber die Basis für alle weiteren Fertigungsverfahren. Bereits in diesem Stadium werden chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften überwacht, um gleichbleibende Qualität für Industrie, Fahrzeugbau oder Luftfahrt sicherzustellen. Erst nach Legierung, Guss- oder Walzprozess entsteht die spätere Aluminiumplatte.

Legierung und Gussverfahren

Reines Aluminium ist weich und nur begrenzt formstabil. Durch gezielte Legierung mit Magnesium, Silizium, Kupfer oder Mangan werden Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit erhöht. Die Zusammensetzung richtet sich nach dem späteren Einsatzbereich der Platte. Aluminium kann anschließend auf unterschiedliche Weise zu Platten geformt werden:

• Walzverfahren: Aluminium wird zwischen Walzen auf die gewünschte Dicke gebracht. Warmwalzen (über 400 °C) eignet sich für dicke Platten, Kaltwalzen (unter 200 °C) für dünne Platten mit hoher Oberflächenqualität.

   

• Strangpressen: Aluminium wird durch eine Form gepresst, ideal für Profile und Platten mit konstantem Querschnitt.

   

• Gießen: Bei sehr dicken oder großformatigen Platten wirtschaftlich, erfordert aber Nachbearbeitung für Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.
  

Während des Guss- oder Walzprozesses werden Zusammensetzung, Temperaturprofile und Materialdichte überwacht, um gleichbleibende mechanische Eigenschaften, Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sicherzustellen. Nachbearbeitung wie Walzglätten, Hobeln oder Schleifen sorgt für glatte Oberflächen und exakte Dicken.

Wärmebehandlung und mechanische Bearbeitung

Nach der Legierung, dem Gießen oder Walzen sind Aluminiumplatten in der Regel noch nicht vollständig auf ihre späteren Einsätze vorbereitet. Durch gezielte Wärmebehandlungen lassen sich Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit und Spannungsarmut gezielt steuern. Beim Lösungsglühen werden die Platten auf hohe Temperaturen erhitzt, sodass die Legierungselemente homogen in der Aluminium-Matrix verteilt werden. 

Anschließend erfolgt das Abschrecken, bei dem die Platten schnell abgekühlt werden, meist in Wasser oder Öl, wodurch die Festigkeit deutlich erhöht wird. Ein weiterer Schritt, das Auslagern oder Tempern, beinhaltet ein zeitlich gesteuertes Nachglühen bei moderaten Temperaturen, um die Härte zu optimieren und innere Spannungen im Material zu reduzieren. Diese Behandlungsschritte sind entscheidend, um Verzug zu vermeiden und die mechanischen Eigenschaften auf das gewünschte Niveau zu bringen.

Parallel oder im Anschluss werden die Aluminiumplatten mechanisch bearbeitet. Verfahren wie Schleifen, Hobeln, Fräsen, Sägen, Biegen und Stanzen dienen dazu, die Oberflächen zu glätten, exakte Maße einzuhalten und die Platten auf den späteren Einsatz vorzubereiten. Die Reihenfolge und Art der mechanischen Bearbeitung werden je nach Legierung, Plattendicke und Anwendungszweck sorgfältig gewählt, um die Maßhaltigkeit zu gewährleisten und Materialverzug zu vermeiden. 

Abschließend können Oberflächenveredelungen wie Eloxieren, Pulverbeschichtung oder mechanisches Schleifen aufgetragen werden, die die Platten vor Korrosion schützen, dekorative Oberflächen schaffen oder hygienische Eigenschaften sicherstellen. Durch die Kombination von Wärmebehandlung, mechanischer Bearbeitung und Oberflächenveredelung entstehen Aluminiumplatten, die den spezifischen Anforderungen ihrer späteren Verwendung optimal entsprechen.

Qualitätskontrolle und Normen

Aluminiumplatten unterliegen hohen Qualitätsanforderungen. Bereits während der Produktion werden chemische Zusammensetzung, Temperaturprofile, Dichte und Homogenität überwacht.Qualitätskontrollen umfassen:

• Maßhaltigkeitsprüfung (Dicke, Länge, Breite)

   

• Oberflächenprüfung (Sichtkontrolle, Rauheitsmessung)

   

• Mechanische Prüfungen (Härte, Zug- und Biegeversuche)

   

• Korrosionsprüfung (z. B. Salzsprühnebeltests)

   

• Zerstörungsfreie Prüfverfahren (Ultraschall, Röntgen, Wirbelstrom)

   

Relevante Normen:

• EN 485: Europäische Norm für Aluminiumplatten, Folien und Bänder

   

• ASTM B209: Amerikanische Norm für Aluminiumplatten und -bleche

   

• ISO 6361: Internationale Norm für flachgewalzte Aluminiumprodukte

Übersicht gängiger Aluminiumlegierungen

Aluminiumplatten werden in verschiedenen Legierungen angeboten, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften, Vorteile und typische Anwendungsbereiche haben.

1050: Diese Legierung besteht aus sehr reinem Aluminium, ist weich und zeichnet sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Sie lässt sich leicht bearbeiten, hat jedoch eine niedrige Festigkeit. Typische Anwendungen finden sich in Dach- und Wandverkleidungen sowie in Lebensmittelbehältern.

5754: Eine Magnesiumlegierung mit mittlerer Festigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit. Sie ist gut schweißbar, jedoch nur begrenzt für hohe mechanische Belastungen geeignet. Verwendet wird sie häufig in Schiffen, Tanks und Fahrzeugen, die im Außenbereich eingesetzt werden.

6060: Diese Silizium-Magnesium-Legierung bietet mittlere Festigkeit und lässt sich sehr gut extrudieren, wodurch eine hohe Oberflächenqualität erreicht wird. Im Vergleich zu Legierungen wie 6082 ist die Festigkeit begrenzt. Typische Anwendungen sind Fensterprofile, Rahmen und leichte Konstruktionen.

6082: Ebenfalls eine Silizium-Magnesium-Legierung, jedoch mit hoher Festigkeit. Sie ist belastbar, korrosionsbeständig, aber schwieriger zu bearbeiten als weichere Legierungen. Eingesetzt wird sie für Brücken, Schiffe und andere hochbelastete Konstruktionen.

7075: Diese Zinklegierung ist extrem fest und ermüdungsresistent, hat aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit und ist teurer als andere Legierungen. Sie wird vor allem in der Luftfahrt, Verteidigung und für Hochleistungsbauteile verwendet, bei denen maximale Festigkeit entscheidend ist.

Auswahl und Weiterverarbeitung

Die Wahl des geeigneten Herstellverfahrens richtet sich maßgeblich nach dem geplanten Einsatz der Aluminiumplatten. Dünne und präzise Platten werden in der Regel kaltgewalzt und anschließend einer gezielten Wärmebehandlung unterzogen, um Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu gewährleisten. Für größere und dickere Platten bietet sich dagegen das Warmwalzen oder gegebenenfalls das Gießen an, gefolgt von mechanischen Bearbeitungsschritten, um Unebenheiten zu beseitigen und exakte Abmessungen zu erreichen. Besonders bei Anwendungen mit hohen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit ist die Auswahl geeigneter Legierungen entscheidend, ergänzt durch passende Oberflächenbehandlungen wie Eloxieren oder Pulverbeschichtung, die den Schutz der Platte dauerhaft sicherstellen.

Nach dem Herstellprozess stehen zahlreiche Weiterverarbeitungsmöglichkeiten zur Verfügung. CNC-Fräsen, Stanzen, Biegen, Schweißen oder Kleben erlauben die Anpassung der Platten an projektspezifische Anforderungen. Die Kombination aus passendem Herstellverfahren und sorgfältiger Weiterverarbeitung bestimmt letztlich sowohl die Qualität als auch die Wirtschaftlichkeit des Endprodukts, sodass Aluminiumplatten zuverlässig und effizient in unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden können.

Zum Schluss

Die Herstellung von Aluminiumplatten ist ein komplexer Prozess, bei dem jeder einzelne Schritt – von der Rohstoffgewinnung über Legierung, Guss- und Walzverfahren bis hin zu Wärmebehandlung, mechanischer Bearbeitung und Oberflächenveredelung – direkten Einfluss auf die Qualität und Leistungsfähigkeit des Endprodukts hat. Schon die Auswahl des geeigneten Bauxits, die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung im Bayer- und Hall-Héroult-Prozess sowie die präzise Steuerung von Temperaturprofilen und Materialfluss während des Walzens oder Gießens legen die Grundlage für eine gleichmäßige Materialstruktur und hohe Maßhaltigkeit. 

Die Wahl der passenden Legierung bestimmt die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit der Platte und muss stets an die geplante Anwendung angepasst werden. Wärmebehandlungen und mechanische Nachbearbeitungen sorgen dafür, dass Spannungen im Material reduziert, Oberflächen perfektioniert und die Maßgenauigkeit sichergestellt werden. Ergänzende Oberflächenveredelungen, wie Eloxieren oder Pulverbeschichtung, erhöhen nicht nur die Haltbarkeit und den Korrosionsschutz, sondern ermöglichen auch eine individuelle Gestaltung und hygienische Einsatzmöglichkeiten. 

Wer Aluminiumplatten kauft oder verarbeitet, sollte daher die Herstellprozesse, Materialeigenschaften und möglichen Bearbeitungen genau kennen, um die optimale Platte für das jeweilige Projekt auszuwählen. Nur ein tiefgehendes Verständnis der gesamten Produktionskette gewährleistet, dass die Aluminiumplatten den hohen Anforderungen in Industrie, Architektur, Fahrzeugbau oder Lebensmitteltechnik zuverlässig entsprechen und ihre volle Leistung entfalten können.

FAQ

Welche Aluminiumlegierungen eignen sich für hochbelastete Bauteile?
Legierungen der 5xxx- oder 6xxx-Serie bieten hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und lassen sich gut mechanisch bearbeiten.

Wann sollte man Strangpressplatten statt gewalzter Platten wählen?
Wenn exakte Maße, konstante Dicke und komplexe Profilformen erforderlich sind, z. B. bei Prototypen oder Sonderbaugruppen.

Welche Oberflächenbehandlung ist für Außenanwendungen ideal?
Pulverbeschichtung oder Eloxierung schützen vor Korrosion und Witterungseinflüssen.

Wie genau sind CNC-bearbeitete Aluminiumplatten?
Mit modernen CNC-Maschinen können Toleranzen von wenigen Hundertstel Millimetern erreicht werden, abhängig von Größe, Materialdicke und Bearbeitungsaufwand.