Wachstum bei Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien und Druckguss

Der Anstieg bei der Produktion von Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien und dessen Auswirkungen auf die Druckgussnachfrage

Elektrofahrzeuge und steigende Nachfrage nach präzisen druckgegossenen Komponenten

Während wir uns hin zu Fahrzeugen mit neuer Energie bewegen, hat sich das Erscheinungsbild der Automobilproduktion ziemlich stark verändert, und Präzisionsdruckguss ist in diesem Prozess äußerst wichtig geworden. Elektrofahrzeuge sind einfach nicht mit den alten Verbrennungsmotoren vergleichbar. Sie benötigen Bauteile, die sowohl leicht als auch stabil sind, um eine bessere Batterielebensdauer zu erzielen. Werfen wir beispielsweise einen Blick auf die Entwicklungen in China. Allein im vergangenen Jahr wurden dort etwa 8 Millionen Elektroautos verkauft, und laut dem Automobilgussmarktbericht für den asiatisch-pazifischen Raum aus diesem Jahr setzen mittlerweile die meisten Hersteller Druckguss aus Aluminium in etwa 60 Prozent der strukturellen Komponenten ihrer Elektromodelle ein. Warum? Weil sich das Gewicht tatsächlich reduziert, sobald das Material gewechselt wird. Aluminium-Druckgussteile können das Fahrzeuggewicht im Vergleich zu herkömmlichen Stahlteilen um etwa 15 bis 20 Prozent senken und dennoch alle Crash-Test-Anforderungen zur Sicherheit erfüllen.

Wachstum in der EV-Fertigung und deren direkte Auswirkungen auf Aluminium-Druckguss

Der Anstieg bei der Produktion von Elektrofahrzeugen hat den Bedarf an Aluminium-Druckguss stark gesteigert, insbesondere da mittlerweile die meisten Batteriegehäuse und Motorenbauteile mit Hochdruck-Druckguss-(HPDC-)Verfahren hergestellt werden. Nehmen wir beispielsweise den US-Markt – allein im vergangenen Jahr stiegen die EV-Verkäufe um 40 %, wobei im Jahr 2023 rund 1,4 Millionen Elektrofahrzeuge verkauft wurden. Dieser Anstieg führte dazu, dass der Bedarf an Aluminiumguss für EV-Bauteile landesweit auf etwa 230.000 Tonnen stieg. Regierungsprogramme wie der 7.500-Dollar-Steuerbonus gemäß dem Inflation Reduction Act beschleunigen die Entwicklung definitiv, berichten aktuelle Marktdaten aus dem nordamerikanischen Automobilgusssektor. Unternehmen der Branche investieren zunehmend stark in diese großen HPDC-Maschinen mit einer Schließkraft von bis zu 6.000 Tonnen. Diese fortschrittlichen Systeme ermöglichen es ihnen, komplexe Batterieträger direkt mit eingebautem Kühlsystem in einem Guss herzustellen, wodurch Montageschritte eingespart und die Gesamtleistung verbessert werden.

Markttrends: Prognostizierte Zunahme des Druckgussvolumens pro Fahrzeug der neuen Energietechnologie

Branchenanalysten prognostizieren bis 2027 eine Steigerung des Druckgussanteils pro Elektrofahrzeug (EV) um 65 % gegenüber konventionellen Fahrzeugen, angetrieben durch die Einführung des Gigaguss-Verfahrens. Diese Technik fasst 70+ gestanzte Bauteile zu einem einzigen Aluminiumguss zusammen, wodurch die Montagezeit um 45 % reduziert und die Maugenaugigkeit auf ±0,5 mm verbessert wird.

Gigaguss-Innovation: Die Revolution des großskaligen Aluminium-Druckgusses für Elektrofahrzeuge

Was ist Gigaguss und warum verändert es die Produktion von Elektrofahrzeugen?

Gigacasting markiert einen großen Fortschritt in der Fertigungstechnologie und ermöglicht riesige Aluminium-Gussstücke, die ungefähr 100-mal größer sind als zuvor möglich. Wenn Hersteller jene 70 oder mehr geschweißten Einzelteile durch ein einziges massives Bauteil ersetzen, erzielen sie beeindruckende Ergebnisse. Fahrzeuge werden um etwa 12 bis sogar 15 Prozent leichter und gleichzeitig deutlich steifer – die Torsionssteifigkeit verbessert sich um rund 30 Prozent. Tesla hat diese Technologie mit der Produktion in ihrem Gigafactory Shanghai erstmals in die Serienfertigung eingeführt. Dort installierten sie riesige Druckgussmaschinen mit einer Schließkraft von 9.000 Tonnen, die komplette Unterbodenabschnitte innerhalb von nur zwei Minuten herstellen können. Laut Forschungsergebnissen des FEV-Konsortiums aus dem Jahr 2025 konnten Fahrzeuge, die mit Gigacast-Vorder- und Heckmodulen gebaut wurden, im Vergleich zu älteren Multimaterial-Designs etwa 18 Prozent Gewicht einsparen. Das bedeutet in der Praxis eine verlängerte Reichweite zwischen zwei Ladungen und ermöglicht Fahrern zusätzliche 6 bis 8 Prozent mehr Strecke pro vollständig geladenem Akku.

Hochdruck-Druckguss (HPDC) in der Produktion von Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien

Heutige Hochdruckgussanlagen (HPDC) arbeiten mit Schließkräften zwischen 6.000 und 9.000 Tonnen, was tatsächlich um etwa 25 bis 40 Prozent leistungsstärker ist als bei älteren Modellen aus den letzten Jahren. Diese gesteigerte Leistungsfähigkeit erlaubt es Herstellern, spezialisierte Bauteile für Elektrofahrzeuge zu produzieren, einschließlich jener großen Batterieträger, die bis zu zwei Meter lang sein können. Auch die Kühltechnologie ist in jüngster Zeit deutlich fortschrittlicher geworden. Diese modernen Systeme halten die Maßgenauigkeit innerhalb von plus/minus 0,05 Millimetern – ein entscheidender Faktor, um sicherzustellen, dass die Batteriegehäuse wasserdicht sind. Bezüglich der Fertigungseffizienz benötigen die meisten modernen Anlagen für einen Zyklus etwa 90 Sekunden und recyceln dabei nahezu das gesamte übrig gebliebene Material – intern erreicht man hier eine Rückgewinnung von rund 98 Prozent des Aluminium-Abfalls. Diese Kombination ergibt für Unternehmen Sinn, die strenge Qualitätsvorgaben mit umweltverantwortlichem Handeln in ihren Produktionsprozessen vereinbaren möchten.

Technologische Fortschritte ermöglichen Präzision und Skalierbarkeit

Drei wesentliche Innovationen haben Gigagießen praktikabel gemacht:

• KI-gestützte Flusssimulations-Software, die Defekte bis zu 18 Stunden vor der Produktion vorhersagt
• Hybride Werkstoffe für Gießformen mit keramischen Beschichtungen, die 850 °C heißes Aluminium über 100.000 Zyklen standhalten
• Echtzeit-Sensoren, die Verschiebungen im Mikrometerbereich während der Erstarrung erkennen

Damit lassen sich Strukturbauteile mit Wandstärken von 2,5 mm herstellen, bei gleichbleibender Crashtauglichkeit – 40 % besser als die Standards von 2020

Herausforderungen bei der flächendeckenden Einführung von Gigagießen: Kosten, Qualität und Lieferkette

Die Einrichtung einer Gigacasting-Anlage kostet deutlich über 62 Millionen Dollar, und Unternehmen sollten damit rechnen, zwischen 12 und 18 Monate warten zu müssen, bevor eine Rendite auf die Investition erzielt wird – und das selbst bei einer jährlichen Produktion von rund 100.000 Einheiten. Zudem bestehen weiterhin materialbedingte Herausforderungen. Die derzeit verwendeten Aluminiumlegierungen neigen dazu, bei Gussteilen, die dicker als 120 Millimeter sind, etwa 15 Prozent Porosität zu entwickeln. Hinzu kommt das Problem der gesamten Lieferkette. Hersteller müssen ihren bisherigen Ansatz, Hunderte einzelne Komponenten zu beziehen, zugunsten der Zusammenarbeit mit nur einem Gusspartner komplett überdenken. Das bedeutet, stark in neue Ausrüstung zu investieren und enger mit weniger Lieferanten als je zuvor zusammenzuarbeiten.

Leichtbau: Ein zentrales Gestaltungsprinzip, das Aluminium- und Magnesium-Druckguss antreibt

Warum Leichtbau für die Effizienz und Reichweite von New-Energy-Vehicles entscheidend ist

Jede 10 %ige Reduktion des Fahrzeuggewichts verbessert die Reichweite von Elektrofahrzeugen um 6–8 % durch geringeren Energieverbrauch. Dieser direkte Zusammenhang macht Gewichtsreduktion entscheidend für die Akzeptanz durch die Verbraucher. Aluminium- und Magnesium-Druckguss ermöglicht komplexe Strukturbauteile, die 40–60 % leichter sind als vergleichbare Stahllösungen, ohne Sicherheitseinbußen.

Rolle von Aluminium- und Magnesiumlegierungen im Automobil-Druckguss

Magnesiumlegierungen bieten eine überlegene Fließfähigkeit, wodurch die Zykluszeit im Druckguss um 50 % schneller ist als bei Aluminium. Sie bieten zudem eine um 30 % höhere Schlagzähigkeit als Aluminium A380 in kritischen Crash-Komponenten. Magnesium ist 33 % leichter als Aluminium und behält dabei eine vergleichbare Festigkeit, was es ideal für nicht-strukturelle Anwendungen macht.

Vergleichbare Vorteile von druckgegossenen Leichtbaumaterialien in EV-Plattformen

Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 Gramm pro Kubikzentimeter, was bedeutet, dass es im Vergleich zu Stahl Gewichtseinsparungen von 50 bis 60 Prozent ermöglicht. Magnesium ist mit nur 1,8 Gramm pro Kubikzentimeter noch leichter und bietet eine Gewichtsreduktion von etwa 65 bis 75 Prozent, obwohl es besonderer Beschichtungen bedarf, um Korrosion entgegenzuwirken. Bezüglich der Festigkeit dieser Materialien im Verhältnis zu ihrem Gewicht übertreffen beide Metalle 300 Megapascal pro Gramm – das ist etwa 40 Prozent besser als bei fortschrittlichen Kunststoffen. Konstrukteure verwenden Magnesium typischerweise dort, wo die strukturellen Anforderungen nicht so hoch sind, beispielsweise bei äußeren Gehäusen, während Aluminium für Teile eingesetzt wird, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Batteriefächer. Das Ergebnis? Fahrzeuge, die auf diese Weise gebaut werden, sind etwa 22 Prozent leichter als solche, die aus Kombinationen verschiedener Materialien gefertigt sind. Viele Automobilunternehmen haben diese Umstellung bereits vorgenommen, da leichtere Fahrzeuge in der Regel eine bessere Leistung erbringen und weniger Kraftstoff verbrauchen.

Kernanwendungen des Druckgussverfahrens in Komponenten für Fahrzeuge mit erneuerbarer Energie

Batteriegehäuse und Motorengehäuse: Anforderungen an hochwertigen Druckguss

Druckguss spielt eine entscheidende Rolle bei sicherheitsrelevanten Elektrofahrzeug-Komponenten wie Batteriegehäusen und Motorengehäusen, die korrosionsbeständige Aluminiumlegierungen erfordern, die extremen Temperaturschwankungen standhalten können. Hochdruck-Druckguss erreicht dimensionsgenaue Toleranzen von <10 μm – unerlässlich für Wasserdichtigkeit und Einhaltung der Crashtest-Sicherheitsvorschriften.

Strukturbauteile aus Druckguss: Reduzierung der Montagekomplexität

Ein führender Hersteller von Elektrofahrzeugen zeigte auf, dass ein aus einem Guss hergestellter Heckunterboden die Anzahl der Bauteile von 70 auf 2 reduziert und die Montagezeit um 35 % senkt. Das Wegfallen von Schweißnähten verbessert die Verwindungssteifigkeit um 15 % im Vergleich zu konventionellen Stahlblechkonstruktionen.

Druckgusswerkzeuge für die Serienfertigung von EV-spezifischen Komponenten

Mehrfach-Werkzeuge ermöglichen die Produktion von über 500 komplexen EV-Bauteilen pro Stunde, wobei automatisches Entgraten den Nachbearbeitungsaufwand minimiert. Moderne Werkzeuge halten heute über 200.000 Zyklen bis zu einer Überholung – 30 % mehr als 2021 – und unterstützen Fabriken mit einer Ausgabe von über 500.000 Fahrzeugen jährlich.

Marktexpansion und wirtschaftliche Chancen im die-gussbasierten Sektor der Elektromobilität

Umsatzpotenzial und Wachstumsprognosen für den Elektrofahrzeug-bezogenen Druckguss

Marktprognosen zufolge könnte der weltweite Druckgusssektor für Elektrofahrzeuge bis zum Jahr 2030 etwa 24,1 Milliarden US-Dollar erreichen und mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von rund 12,3 Prozent wachsen. Teile, die speziell für Elektrofahrzeuge konzipiert sind, machen bereits etwa ein Drittel des gesamten Automobilgussverkaufs aus, was einen erheblichen Anstieg gegenüber knapp unter 20 Prozent im Jahr 2020 darstellt. Der Grund für diesen Anstieg? Automobilhersteller bemühen sich, das Fahrzeuggewicht um etwa 18 bis 22 Prozent zu reduzieren, indem sie leichtere Materialien wie Aluminium- und Magnesiumlegierungen verwenden, gleichzeitig aber müssen diese Fahrzeuge weiterhin robust genug sein, um strukturell auf Straßen überall gut zu performen.

Regionale Verlagerungen der Gussinfrastruktur aufgrund der Nachfrage nach Fahrzeugen mit erneuerbarer Energie

Asien-Pazifik führt mit 63 % der globalen EV-Druckgusskapazität , angetrieben durch die chinesische Produktion von 8 Millionen Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien im Jahr 2023. Gießereien in der Region investieren 4,2 Milliarden US-Dollar in die Modernisierung von HPDC-Anlagen, um den Anforderungen der OEM-Gigacasting-Technologie gerecht zu werden. Die nordamerikanische Kapazität stieg im Jahr 2023 um 28 % im Vergleich zum Vorjahr, unterstützt durch Bundespolitik, die lokalisierte Elektrofahrzeug-Lieferketten begünstigt.

Strategische Transformation traditioneller Gießereien im Zeitalter der Elektromobilität

Ältere Gießereien investieren derzeit rund 41 Prozent ihrer Investitionskosten in Gießtechnologien für Elektrofahrzeuge, ein deutlicher Anstieg gegenüber den 9 % im Jahr 2019. Gelder fliessen unter anderem in Röntgeninspektionssysteme, um die Ausschussraten auf unter 0,2 % zu senken. Zudem werden Investitionen in KI-gesteuerte Steuerungssysteme getätigt, die den Energieverbrauch um 15 bis 18 % reduzieren können. Diese umfassende Transformation bedeutet auch, dass die meisten Mitarbeiter neue Schulungen benötigen. Etwa sieben von zehn Mitarbeitern müssen diese fortgeschrittenen Simulationsmethoden sowie Lean-Manufacturing-Verfahren erlernen. Zudem gewöhnen sie sich daran, mit deutlich engeren Toleranzen bei EV-Bauteilen zu arbeiten, manchmal sogar mit einer Präzision von nur noch plus oder minus 0,05 Millimetern.

FAQ

Was ist Gigacasting im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen?

Gigacasting ist ein Fertigungsverfahren, das die Herstellung von riesigen Einzelteilen aus Aluminium für Elektrofahrzeuge ermöglicht und dadurch die Anzahl der benötigten einzelnen geschweißten Komponenten erheblich reduziert.

Warum ist das Leichtbaukonzept bei Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien wichtig?

Leichtbau ist entscheidend, da es das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert und dadurch die Reichweite und Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen verbessert.

Welche Vorteile bieten Magnesiumlegierungen beim Druckguss für Elektrofahrzeuge?

Magnesiumlegierungen weisen eine hervorragende Fließfähigkeit auf, was kürzere Zykluszeiten beim Druckguss ermöglicht. Zudem bieten sie eine höhere Schlagzähigkeit und sind im Vergleich zu Aluminium deutlich leichter, wodurch sie für nichttragende Anwendungen geeignet sind.

Wie verändert sich die Druckgussindustrie mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen?

Die Nachfrage nach Aluminium- und Magnesium-Druckgussteilen steigt, wodurch Investitionen in Hochdruck-Druckgusstechnologien und Gigacasting-Prozesse vorangetrieben werden, um die Anforderungen der Elektrofahrzeughersteller zu erfüllen.

Welche Herausforderungen bestehen beim Einsatz von Gigacasting-Technologie?

Herausforderungen sind die hohen Kosten für den Aufbau von Gießzellen, Probleme mit der Materialporosität bei Aluminiumlegierungen, wenn diese in dicken Abschnitten gegossen werden, und die Umgestaltung der Lieferketten, um weniger, aber komplexere Komponenten zu berücksichtigen.