Aluminium

Wegen seiner geringen Dichte wird Aluminium gern dort verwendet, wo es auf die Masse ankommt, die z. B. bei Transportmitteln zum Treibstoffverbrauch beiträgt, vor allem in der Luft- und Raumfahrt. Auch im Fahrzeugbau gewann es aus diesem Grund an Bedeutung; hier standen früher der hohe Materialpreis, die schlechtere Schweißbarkeit sowie die problematische Dauerbruchfestigkeit und die Verformungseigenschaften bei Unfällen (geringes Energieaufnahmevermögen in der sogenannten Knautschzone) im Wege. Mit dem Space Frame-Konzept hat Audi hierfür Lösungen gefunden und in den Modellen A8 sowie A2 realisiert. In Legierungen mit Magnesium, Silicium und anderen Metallen werden Festigkeiten erreicht, die denen von Stahl nur wenig nachstehen. Daher ist die Verwendung von Aluminium zur Gewichtsreduzierung überall dort angebracht, wo Materialkosten eine untergeordnete Rolle spielen. Insbesondere im Flugzeugbau und in der Weltraumtechnik ist Aluminium und Duraluminium weit verbreitet. Der größte Teil der Struktur heutiger Verkehrsflugzeuge wird aus Aluminiumblechen verschiedener Stärken und Legierungen genietet. Jedoch wird Aluminium bei den neusten Modellen (Boeing 787, Airbus A350) größtenteils durch das noch leichtere CFK verdrängt.Aluminium lässt sich durch Strangpressen in komplizierte Profile formen, hierin liegt ein großer Vorteil bei der Fertigung von Hohlprofilen (Automatisierungstechnik, Messebau), Kühlkörperprofilen oder in der Antennentechnik. Mit Aluminium werden Heizelemente von Bügeleisen und Kaffeemaschinen umpresst. Aluminium-Gussteile können durch Druckguss in komplizierten Formen gefertigt werden, die spanende Nachbearbeitung ist gut möglich.Bevor es gelang, Zinkblech durch Titanzusatz als sog. Titanzink verarbeitbar zu machen, wurde Aluminiumblech für Fassaden- und Dachelemente sowie Dachrinnen eingesetzt.Aluminium ist ein guter elektrischer Leiter: Aluminium leitet Strom je Gramm Masse besser als Kupfer, ist aber voluminöser als dieses, so dass Kupfer je Quadratzentimeter Leitungsquerschnitt Strom besser letet als Aluminium. Weil Kupfer reaktionsträger und die Verarbeitung weniger problematisch als bei Aluminium ist, wird meistens Kupfer verwendet und Aluminium nur, wenn es auf das Gewicht ankommt. Aluminium wird insbesondere dann als Leitermaterial für elektrischen Strom im Stromnetz verwendet, wenn es sich um starre und dicke Leitungen handelt (Stromschienen, Erdkabel). Hier bietet es Kostenvorteile gegenüber Kupfer. Beim Kontaktieren ist aber problematisch, dass Aluminium unter dem Druck der Kontaktierung zum Kriechen neigt und sich an Luft spontan mit einer Oxidschicht (Selbstpassivierung) überzieht, die vor der Kontaktierung beseitigt werden muss. Daher fand Aluminium nur vorübergehend ab den 1960er-Jahren Anwendung als Leitermaterial in Gebäudeinstallationen – aufgrund ungeeigneter Klemmen kam es zu Ausfällen und sogar Bränden aufgrund sich lösender Kontakte. Crimpverbindungen mit passenden Hülsen und Werkzeugen sind jedoch sicher. Als Zwischenlage zwischen Kupfer und Aluminium können Verbindungsstücke aus Cupal die Kontaktprobleme vermeiden. Vorübergehend gab es für Hausinstallationen sogenannte „Alcu“-Kabel, bei diesen sollte eine Verkupferung der Aluminiumadern zu besserer Kontaktgabe führen – das Kriechen beim hohen Kontaktdruck einer Schraubklemme konnte jedoch auch dadurch nicht beseitigt werden. Hervorzuheben ist das geringe Absinken der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von Aluminium bei Zusatz von Legierungsbestandteilen, wohingegen Kupfer bei Verunreinigungen eine stark absinkende Leitfähigkeit zeigt. Aluminium wird daher nicht nur zu Stromschienen in Umspannwerken, sondern auch zu stromführenden Gussteilen verarbeitet. Aluminium wird auch in Überlandleitungen (Freileitungen) als Leitungsmaterial verwendet – die geringe Dichte ist hier ausschlaggebend. Kupferleitungen mit der gleichen Leitfähigkeit hätten zwar einen geringeren Querschnitt, jedoch etwa die doppelte Masse. Aus dem gleichen Grund werden im Airbus A380 ebenfalls Aluminiumkabel verwendet. Für Oberleitungen ist es dagegen aufgrund seiner schlechten Kontakt- und Gleiteigenschaften ungeeignet. Aluminium wird zur Fertigung von Kurzschlussläufern von Asynchronmotoren verwendet, indem deren Blechpakete umgossen werden. Die Elektronikindustrie setzt Aluminium aufgrund der guten Verarbeitbarkeit und der guten elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit ein. Bonddrähte (Verbindungsdrähte zwischen Chip und Gehäuseanschluss) bestehen insbesondere bei Leistungshalbleitern aus Aluminium. Die Leiterbahnen integrierter Schaltkreise und von Leistungshalbleitern bestehen oft ebenfalls aus Aluminium. Wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit wird Aluminium als Werkstoff für Wärmeübertrager (Kühler), stranggepresste Kühlprofile und wärmeableitende Grundplatten verwendet (bei höherwertigen Kühlern wird allerdings wegen der höheren Wärmeleitfähigkeit Kupfer eingesetzt). Aluminium-Elektrolytkondensatoren verbauen Aluminium als Elektrodenmaterial und Gehäusewerkstoff. Aluminium wird zur Herstellung von Antennen und Hohlleitern verwendet.In der Verpackungsindustrie wird Aluminium zu Getränke- und Konservendosen sowie zu Aluminiumfolie und weiteren Einwegartikeln verarbeitet. Durch Bedampfung lassen sich Folien mit einer 0,1–1 µm dünnen Schicht versehen, was eine hohe Barrierefunktion zur Folge hat. Außerdem werden Aluminiumfolien gerne in Verbundsystemen eingesetzt, beispielsweise in Tetrapacks. Aus Aluminium werden auch Kochtöpfe sowie Reise- und Militär-Geschirr hergestellt. Die Aufbewahrung und Zubereitung von säurehaltigen Lebensmitteln in Aluminiumbehältern bzw. -folie ist problematisch, da es dabei lösliche Aluminiumsalze bildet, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Aluminiumschichten in Verpackungsmitteln werden daher häufig durch eine Kunststoffschicht geschützt. Aluminium wird für eine Vielzahl von Behältern und Gehäusen verarbeitet, da es sich gut durch Umformen bearbeiten lässt. Gegenstände aus Aluminium werden häufig durch eine Eloxalschicht geschützt.Aluminium wird aufgrund seines hohen Reflexionsgrades als Spiegelbeschichtung von Oberflächenspiegeln, u. a. in Scannern, Kraftfahrzeug-Scheinwerfern und Spiegelreflexkameras eingesetzt. Es reflektiert im Gegensatz zu Silber auch Ultraviolettstrahlung. Aluminium-Spiegelschichten werden meist durch eine Schutzschicht vor Korrosion und Kratzern geschützt.