Aluminium statt Kupfer
Projekt des Monats Januar 2019
Leichtbau ist in der Automobilindustrie aus ökologischer und ökonomischer Sicht eine grosse Aufgabe und stellt derzeit eines der wichtigsten Kernthemen der Produktentwicklung von Serien- und Rennsportfahrzeugen dar.
Durch strengere Umweltvorschriften rücken geforderte Ziele wie Gewichtsreduzierung und Effizienzsteigerung in den Vordergrund. Dies hat zur Folge, dass elektrische Leitungen durch den Einsatz von alternativen Werkstoffen wie Aluminium ersetzt werden. Die Forderung nach leichteren Fahrzeugleitungen und Bordnetzen, die hinsichtlich Belastbarkeit und Sicherheit keine Einbussen gegenüber derzeitig bekannten Kupfer-Bauteilen aufweisen, gewinnt immer mehr Bedeutung. Aluminium als Leichtmetall ist bei einem vergleichbaren Querschnitt durchschnittlich 65 % leichter als Kupfer. Hingegen ist die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium etwas geringer und daher müssen Aluminiumleitungen im Durchmesser etwas grösser als Kupferdrähte dimensioniert sein, dass bei gleicher elektrischer Übertragungsrate eine Gewichtsreduktion von rund 40% erreicht werden kann.
Aluminium bildet in der Gegenwart von Sauerstoff direkt eine Schicht aus hartem, nicht leitfähigem Aluminiumoxid. Diese Schicht verursacht Kontaktprobleme beim Verbinden des Drahtes zum Kabelschuh mittels Crimpen (Verpressen). Aluminium neigt ausserdem zum Kaltfliessen, was dazu führt, dass sich Crimps lockern und eine elektrische Verbindung dadurch fehlerhaft wird.
Um diese unsichere Situation auszuschliessen, durfte die SwissBeam AG mehrerer 35mm2 Aluminiumkontaktquerschnitte mit je zwei Aluminiumschienen schweissen, welche in einer sogenannten Busbar für die Stromversorgung eines Rennsportfahrzeugs eingesetzt werden.
Die Elektronenstrahlschweisstechnik erzeugt nicht nur eine hochfeste Verbindung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, sondern ist als Prozess ausserordentlich zuverlässig und sicher.
