Schlagwort: Metalle

1. Stahl

Was ist Stahl eigentlich?

Bei Stahl handelt es sich nicht um ein reines Metall, sondern eine sogenannte Legierung, also ein Gemisch. Dieses Gemisch besteht bei Stahl aus Eisen und Kohlenstoff. Die exakte Zusammensetzung kann bei unterschiedlichen Arten von Stahl variieren, in der Regel macht der Kohlestoff-Anteil im Stahl jedoch nicht mehr als zwei Prozent aus. 

Stahl in der Automobilindustrie

17,1 Millionen Tonnen Stahl – so viel wird jährlich deutschlandweit in der Automobilindustrie an Stahl verarbeitet, denn er ist eines der wichtigsten Metalle beim Autobau. Stahl ist unter anderem deshalb so beliebt, weil er ein gutes Preis-Leistungsverhältnis hat. Außerdem hat Stahl gute Verarbeitungs- und Recyclingmöglichkeiten. Dank verschiedener Lieferformen, Verarbeitungsverfahren und Wärmebehandlungszustände kommen ganz unterschiedliche Stahlsorten beim Autobau zum Einsatz. 

Wofür braucht man den Stahl in der Autoproduktion? 

In der Automobilindustrie ist der Stahl vor allem für die Karosserie wichtig. Diese ist das Grundgerüst des Autos. Aber natürlich spielt Stahl auch noch in vielen anderen Lebensbereichen eine wichtige Rolle. So wird für Werkzeuge wie zum Beispiel Messer oder Schraubenzieher besonders harter Stahl benötigt, einen weicheren Stahl benötigt man unter anderem für die Federn von Füllern. Bestimmt fallen dir auch noch weitere Beispiele von Stahl im Alltag ein, oder? 

Man sieht es auf den ersten Blick: Metalle sind ein wesentlicher Bestandteil von Autos. // Foto: Mercedes-Benz Group AG

2. Aluminium

Was ist Aluminium eigentlich? 

Aluminium ist ein sogenanntes Leichtmetall. Ein Liter Aluminium wiegt nicht einmal drei Kilo. Außerdem rostet Aluminium nicht. Wegen dieser beiden Eigenschaften ist es sehr beliebt in der Automobilindustrie. In der Erde kommt Aluminium zwar oft vor, allerdings nur in Verbindung mit anderen chemischen Stoffen. Ein Abbau von Aluminium lohnt sich nur, wenn man Bauxit findet. Das ist ein Aluminium-Erz, also eine Art Gestein. 

Wie wird Aluminium gewonnen?

Wenn man das Bauxit gefunden und abgebaut hat, kann daraus reines Aluminium gewonnen werden. Das ist aber gar nicht so einfach. Im ersten Schritt wird das Bauxit mithilfe des Bayer-Verfahrens (das so heißt, da es der österreichische Chemiker Carl Josef Bayer entwickelt hat) zu Reinbauxit veredelt. Dabei wird es zuerst gebrochen, dann filtriert und anschließend kristallisiert, sodass am Ende Aluminiumoxid entsteht. Dieses wird anschließend durch die Schmelzflusselektrolyse weiterverarbeitet. Hierbei trennt sich das Aluminiumoxid in Sauerstoff und flüssiges Aluminium, sodass man das flüssige Aluminium absaugen kann. Neben diesem Verfahren gibt es noch die Möglichkeit, Aluminium durch Recycling zu gewinnen.

Wo wird Aluminium eingesetzt?

In der Automobilindustrie ist Aluminium besonders beliebt, weil es so leicht ist. Es wird neben Stahl sehr häufig für die Karosserie verwendet. 

Aber Aluminium erfreut sich auch in vielen anderen Lebensbereichen großer Beliebtheit. Bestimmt kennst du Alufolie, um dein Essen einpacken zu können, richtig? Auch in der Küche, zum Beispiel in Kochtöpfen, findest du Aluminium. Außerdem wird es im technischen Bereich verwendet, unter anderem in Antennen- und Blitzableiterkonstruktionen.

Aluminium ist ein besonders leichtes Metall, das sich gut verarbeiten lässt. // Foto: Adobe Stock, fabio Bergamasco

3. Andere Metalle

Zink

Aluminium und Stahl sind mit die wichtigsten Metalle beim Autobau. Aber sie sind bei weitem nicht die einzigen. Ein weiteres Metall, das häufige Verwendung findet, ist das Schwermetall Zink. Dieses wird vor allem als Korrosionsschutz bei Stahl eingesetzt. Die Stahl-Teile im Auto haben häufig eine Zinkbeschichtung, damit sie nicht rosten oder anderweitig zu Schaden kommen. 

Kupfer

Das Metall Kupfer ist vor allem beliebt bei der Herstellung von Elektroteilen für Autos. Außerdem wird es häufig für Wärmeübertragungssysteme verwendet, darunter fällt zum Beispiel der Kühler eines Autos. Auch Armaturen und Halterungen eines Autos bestehen oft unter anderem aus Kupfer.  

Gold und Silber sind bestimmt nicht die ersten Metalle, die dir beim Stichwort Autoproduktion einfallen … // Foto: Adobe Stock, RHJ

Edelmetalle

Woran denkst du als Erstes bei den Begriffen Gold, Silber und Platin? Bestimmt an Schmuck, oder? Aber die wertvollen Edelmetalle finden auch in der Automobilindustrie Verwendung! Gold wird vor allem für die Steuerungsgeräte eines Autos, also die Motor- und Getriebesteuerung und die Start-Stoppautomatik, eingesetzt. Platin trägt hingegen dazu bei, die schädlichen Abgase eines Autos zu reduzieren. Dies funktioniert, indem das Platin die chemischen Reaktionen bei der Abgasreinigung beschleunigt. Silber verfügt ebenso wie Gold über eine hohe elektrische Leitfähigkeit und kommt deshalb in der Elektronik zum Einsatz. 

Du siehst, Metall ist nicht gleich Metall. Es gibt sehr viele unterschiedliche Arten von Metall: Hartes Metall und weiches Metall, Schwermetall und Leichtmetall, Edelmetalle und noch viel mehr. Und das ist auch gut so, denn ohne all diese Metalle könnten wir keine Autos bauen. Halte doch mal die Augen auf und schau, wo im Alltag dir sonst noch überall Metall begegnet. 

Diese Metalle sind allerdings noch nicht alle, die in der Autoproduktion eine Rolle spielen. Im nächsten Blogbeitrag geht es um eine ganz besondere Art von Metallen: Metalle der Seltenen Erden. Sei gespannt drauf!

Beitragsfoto: Adobe Stock // amixstudio

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Februar 2022

Zu den Metallen der Seltenen Erden zählen zum Beispiel Thulium, Dysprosium, Gadolinium und Neodym. Sie alle vereinen ein paar Eigenschaften: So ist ein Hauptmerkmal von Metallen der Seltenen Erden, dass sie sehr weich, silbrig und glänzend sind. Außerdem laufen sie an der Luft schnell an und manche der Metalle können sich sogar selbstständig entzünden, also aufgepasst! 

Woher haben Metalle der Seltenen Erden ihren Namen? 

Aber warum heißen die Metalle der Seltenen Erden eigentlich so? Liegt es daran, dass sie nur in der Erde vorkommen? Oder daran, dass sie total selten sind? Nicht ganz.
Vermutlich stammt der Name aus ihrer Entdeckungszeit, dem frühen 19. Jahrhundert. Damals wurden die Metalle in Mineralien entdeckt, und zwar in Form ihrer Oxide, das heißt in einer Verbindung mit Sauerstoff. Diese Oxid-Verbindungen hat man früher auch „Erden” genannt” und die Mineralien, in welchen die Metalle gefunden wurden, waren äußerst selten. Daher bekamen sie also ihren Namen: Metalle der Seltenen Erden. Inzwischen sagt man der Einfachheit halber häufig auch: Seltenerd-Metalle.

Adobe Stock: Wirestock (li) & Will Thomas (re)

Wie selten sind sie wirklich? 

Inzwischen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler allerdings herausgefunden, dass die Metalle der „Seltenen” Erden eigentlich gar nicht so selten sind. Im Gegenteil: In kleineren Mengen kommen sie so gut wie überall auf der Welt vor, selbst hier in Deutschland! So hat man in Sachsen jahrelang Erze mit Seltenen Erden gefördert. Allerdings ist das Vorkommen in anderen Gebieten, vor allem in China, weitaus höher, so dass sich eine Förderung dort mehr lohnt.
Seltenerd-Metalle sind also nicht wirklich selten. Dennoch sind sie ein kostbares Gut!

Wie gewinnen wir Metalle der Seltenen Erden? 

Diese Metalle können leider nicht einfach aus dem Boden gegraben werden, da sie niemals allein, sondern nur in Verbindung mit Mineralien auftreten. Die aus dem Boden geschürften Mineralien werden mit Laugen und Säuren behandelt, damit die gewünschten Metalle so freigelegt werden. Zurück bleibt bei diesem Verfahren eine toxische Schlacke, die in schlimmen Fällen sogar radioaktive Stoffe enthält. Deshalb muss man extra künstliche Seen schaffen, in welchen die Schlacke sicher aufbewahrt werden kann. 

Jetzt siehst du, warum Seltenerd-Metalle trotz ihres vergleichsweise häufigen Vorkommens sehr kostbar sind und warum sparsam mit ihnen umgegangen werden sollte. 

Welche Rolle spielen Seltenerd-Metalle bei Elektroautos?

Nun hast du viel über die Metalle der Seltenen Erden erfahren – aber wozu genau werden sie eigentlich gebraucht? Ein Beispiel ist die Automobilindustrie. Vor allem bei Elektroautos spielen Seltenerd-Metalle eine elementare Rolle. In den Magneten, aus welchen die Motoren der Elektroautos bestehen, findet sich unter anderem das Metall Neodym. Dieses verstärkt die Magnetkraft maßgeblich, wodurch sich auch die Leistung der Motoren steigert.  

Kommen Seltenerd-Metalle auch noch bei anderen Autos vor? 

Ja! Seltenerd-Metalle werden nicht nur für Elektroautos gebraucht, auch in anderen Autos kommen sie häufig zum Einsatz. Zündkerzen enthalten zum Beispiel Yttrium. So haben sie eine besonders widerstandsfähige Oberfläche. Das ist wichtig, weil bei Zündkerzen öfter mal die Funken fliegen können. 

Außerdem sind es zwei Seltenerd-Metalle, nämlich Neodym und Cer, die für schöne, durchsichtige Fensterscheiben im Auto verantwortlich sind.  Wusstest du, dass diese Fensterscheiben eigentlich eisenhaltig und leicht bläulich sind? Dank beigemischtem Cer verwandelt sich der bläuliche in einen gelblichen Schimmer. Neodym wiederum absorbiert den Gelbton: Zurück bleibt eine wunderbar klare Scheibe, damit du beim Autofahren aus dem Fenster schauen kannst.

Foto: Mercedes-Benz Group AG

Neben den Metallen der Seltenen Erden werden in der Automobilindustrie natürlich auch noch allgemein bekanntere Metalle verarbeitet, wie zum Beispiel Stahl und Aluminium. Hier geht es direkt zu unserem ersten Blogbeitrag der Mini-Reihe, wo diese Metalle vorgestellt werden.

Beitragsfoto: Adobe Stock // RHJ

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Januar 2022