Aluminium ist das am dritthäufigsten vorkommende Metall auf der Erde und kommt in Verbindungen mit Silizium, Sauerstoff und Schwefel vor. In der metallverarbeitenden Industrie ist Aluminium nach Stahl das am häufigsten verwendete Metall.

Aluminium als eines der wichtigsten Metalle in der heutigen Industrie

Aluminium ist mit einem Anteil von 7,3 % das am dritthäufigsten verwendete Metall auf der Erde. Lange Zeit wusste die Welt jedoch nichts von seiner Existenz und seiner Produktionsweise. Der Engländer Sir Humphrey Davy entdeckte seine Existenz vor genau 214 Jahren, also im Jahr 1808, während erst 1854 die ersten primitiven Methoden zur Gewinnung dieses wichtigen Metalls entwickelt wurden.

Technologische Verfahren, mit denen Aluminium auch heute noch hergestellt wird, wurden erst 1886 entdeckt. Die größten Verdienste daran haben Paul Herlot und Charles Hall, die die Herstellungsmethode durch Elektrolyse entdeckten.

Zusätzlich zu dieser Entdeckung ist es interessant festzustellen, dass die genannten Wissenschaftler nichts von der Existenz und Funktionsweise des jeweils anderen wussten. Obwohl sie sich an entgegengesetzten Orten der Welt und ohne jeglichen Kontakt befanden, ist es ihnen gelungen, eine völlig identische Produktionsmethode zu entwickeln.

Technologischer Prozess der Aluminiumherstellung

Wie bereits erwähnt, wird Aluminium nach dem Hall-Heroult-Verfahren oder dem Bayer-Verfahren hergestellt. Das Bayer-Verfahren besteht in der Gewinnung von Tonerde, die wiederum aus Bauxit gewonnen wird. Um zwei Tonnen Aluminium zu produzieren, benötigt man in der Regel vier Tonnen Bauxit.

Die Tonerde wird zusammen mit dem Kryolith in das Bad gegeben, und durch Absenken der Anode beginnt die Elektrolyse. Die Anode wird in der Regel alle 20 Tage gewechselt, da sie mehr verbraucht. Durch die Elektrolyse wird das Aluminiumoxid im Bad aufgelöst und es bilden sich verschiedene Aluminiumoxyfluorid-Ionen.

Auf diese Weise entstehen zahlreiche Fluoride, die anschließend durch das Reinigungssystem geleitet werden, um eine Verunreinigung der Atmosphäre zu vermeiden. Abgesehen von den schädlichen Gasen, die von den Anoden produziert werden, ist das Problem der sogenannte Rotschlamm, aus dem Aluminiumhydroxid gewonnen wird.

Mit der Entwicklung der technologischen Prozesse hat die Aluminiumproduktion große Fortschritte gemacht. Die ersten Fabriken, die Aluminium herstellten, hatten Zellen mit einer Stromstärke von 1.000 Ampere, während die heutigen Fabriken ihre Zellen mit einer Stromstärke von bis zu 500.000 Ampere versorgen.

Aluminium als konstruktives Metall

Aluminium wird heute für die Konstruktion verschiedener Objekte oder Teile verwendet. Der Grund für die Verwendung dieses Metalls ist seine Korrosionsbeständigkeit, seine Festigkeit und seine geringe Masse. Aus diesem Grund werden einige Teile in Autos und Flugzeugen aus Aluminium hergestellt.

Einige der Anwendungen von Gegenständen aus Aluminium, sind:

• Aluminiumrohre – werden häufig im Bauwesen verwendet
• Aluminiumbleche – werden im Bauwesen, im Maschinenbau, in der Milchproduktion, in der Elektrotechnik und in der Lebensmittelindustrie verwendet
• Aluminiumprofile wie U-Profile Alu – werden für die Herstellung von Rahmen verwendet, zum Beispiel für Schreibtische, Fenster etc. 
• Aluminiumlegierungen – haben verschiedene Anwendungen, vom Schiffbau bis zum Handwerk

Eigenschaften von Aluminium

Wie bereits erwähnt, wird Aluminium dank seiner Eigenschaften in zahlreichen Branchen eingesetzt. Die wichtigsten davon sind:

• Fast dreimal so leicht wie Stahl
• Gute Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften
• Ausgezeichnete Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen
• 13-mal höhere Wärmeleitfähigkeit als rostfreier Stahl
• Es besitzt keine magnetischen Eigenschaften
• Gute Verarbeitung
• Ausgezeichnete Beständigkeit gegen äußere Einflüsse
• Ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit

Verarbeitung von Aluminium

Aufgrund seiner oben genannten Eigenschaften ist Aluminium leicht zu verarbeiten. Achte bei der Verarbeitung jedoch auf die Erhitzung des Aluminiums, die vor allem beim Schweißen oder Schleifen auftritt.

Durch Erhitzen kann Aluminium verformt werden, und beim Schweißen kann es bei hoher Temperaturentwicklung zu Poren im Schweißgut kommen. Die gängigsten Schweißverfahren für Aluminium sind WIG-, MIG- und Elektroschweißen.

Beim Schleifen von Aluminium sollte man sehr vorsichtig sein, da es passieren kann, dass das Aluminium bei einer hohen Anzahl von Umdrehungen durch den Schleifer stumpf wird. Wenn ein hoher Glanz erreicht werden soll, sollte das Aluminium in mehreren Zyklen mit verschiedenen Schleifplatten und mit unterschiedlichem Druck auf die Oberfläche geschliffen werden.

Eine der Methoden der Aluminiumbearbeitung ist das Eloxieren, also die absichtliche Oxidation von Aluminium, damit es vor äußeren Einflüssen geschützt bleibt oder eine bestimmte Farbe annimmt. Das Eloxieren wird meist im alkalischen Bad, durch das Elektrolyseverfahren, durchgeführt.

Laserschneiden von Aluminium

Fast alle Metalle haben eine reflektierende Eigenschaft, was bei Aluminium besonders der Fall ist. Die reflektierende Eigenschaft von Aluminium kann den Laser, mit dem der Schneidprozess durchgeführt wird, zerstören oder beschädigen.

Aber was ist eigentlich Reflexion?

Reflexion ist die Eigenschaft von Metallen und Materialien im Allgemeinen, die dazu führt, dass Strahlen (z. B. Licht) zur Quelle zurückgestoßen werden, was im Fall des Laserschneidens die Reflexion des Laserstrahls in die optischen Teile der Laserschneidmaschine bedeutet.

Aufgrund der reflexiven Eigenschaft von Aluminium wird vor dem Schneiden eine Beschichtung aufgetragen, die die Reflexion verhindert.

Das reicht jedoch nicht aus, denn die Reflexion kommt nicht nur von der Oberfläche des Aluminiumblechs, sondern auch von dem geschmolzenen Aluminium, das beim Schneiden unvermeidlich entsteht.

Deshalb ist es beim Schneiden von Aluminium notwendig, die Schneidparameter so anzupassen, dass die Reflexion auf ein Minimum reduziert oder ganz eliminiert wird.

Die meisten heutigen Laserschneider verfügen über ein speziell für das Schneiden von Aluminium entwickeltes System, das die Schneidparameter verfolgt und bei einer möglichen kritischen Reflexion den Laserstrahl ausschaltet und so mögliche Schäden verhindert.