Aluminium-Sonderanfertigung: Was beim Schneiden, Kanten und Schweißen von Alu anders ist

Titelbild: KI-generiert

Aluminium wird gewählt, wenn ein Metallteil leicht sein soll und ohne Lack an der Luft bestehen muss: bei der Abdeckung für eine Maschine, beim Rahmen für ein Möbelstück, bei der Blende an einer Fassade oder beim Halter, der von Hand montiert wird. Wer eine Aluminium-Sonderanfertigung in Auftrag gibt, merkt rasch, dass sich Alu anders verarbeiten lässt als Stahl. Es schneidet anders, verhält sich beim Kanten anders und verlangt beim Schweißen eine eigene Vorbereitung. Dieser Beitrag zeigt, worauf es in jedem dieser Schritte ankommt und welche Angaben in Ihrer Anfrage helfen, damit das fertige Teil passt.

Aluminium-Sonderanfertigung: wann Alu die richtige Wahl ist

Aluminium hat eine Dichte von rund 2,7 g/cm³ und wiegt damit etwa ein Drittel so viel wie Stahl. Das macht sich bei allem bemerkbar, was getragen, geschwenkt oder an einer Wand befestigt wird. Dazu kommt, dass Aluminium an der Luft eine dünne Oxidschicht bildet, die das Metall darunter vor weiterer Oxidation schützt. Ein Aluminiumteil braucht deshalb für viele Anwendungen innen und außen keine Beschichtung, um nicht zu rosten.

Dem stehen Eigenschaften gegenüber, die in der Planung berücksichtigt werden müssen. Aluminium ist weicher als Stahl, sein Elastizitätsmodul liegt bei etwa einem Drittel. Ein Aluminiumprofil biegt sich unter derselben Last also deutlich stärker durch als ein Stahlprofil gleicher Abmessung. Für tragende Teile bedeutet das oft größere Querschnitte oder zusätzliche Kanten zur Versteifung. Welches Metall für Ihr Projekt grundsätzlich passt, behandelt unser Beitrag Stahl, Edelstahl oder Aluminium?. Hier geht es um die Frage danach: Wie wird Alu verarbeitet, wenn die Entscheidung gefallen ist?

Die Legierung bestimmt, was beim Kanten und Schweißen möglich ist

„Aluminium“ ist in der Metallverarbeitung kein einzelner Werkstoff, sondern eine Familie von Legierungen. Für Bleche und Profile in der Sonderfertigung sind vor allem drei Gruppen verbreitet:

Reinaluminium (z. B. EN AW-1050): sehr gut umformbar, aber weich. Geeignet für Verkleidungen und Teile ohne nennenswerte Last.
Aluminium-Magnesium-Legierungen (z. B. EN AW-5754, AlMg3): der Klassiker für Blechteile. Gut kantbar, gut schweißbar und auch für den Einsatz im Freien und in feuchter Umgebung geeignet.
Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen (z. B. EN AW-6060 und EN AW-6082): typisch für Strangpressprofile und Platten. Im ausgehärteten Zustand fester, dafür beim Kanten empfindlicher.

Neben der Legierung zählt der Zustand, also wie weich oder hart das Material geliefert wird. Bezeichnungen wie H111, H22 oder T6 auf der Zeichnung sind deshalb keine Nebensache. Ein Blech aus 6082 im Zustand T6 kann an einem engen Kantradius einreißen, an dem ein Blech aus 5754 problemlos hält. Steht auf Ihrer Zeichnung nur „Alu“, klären wir die Legierung gemeinsam mit Ihnen, bevor geschnitten wird.

Laserschneiden von Aluminium: Reflexion, Schneidgas und Kanten

Aluminium reflektiert Laserlicht stark und leitet Wärme sehr gut ab. Ältere Laserquellen hatten damit ihre Mühe, weil ein großer Teil der Energie nicht im Material ankam. Faserlaser kommen damit besser zurecht, weil ihre Wellenlänge vom Aluminium stärker aufgenommen wird. Laut Maschinenpark arbeitet A-T-K mit einem Faserlaser Bystronic By Smart Fiber 3015 mit 6 kW Laserquelle. Er schneidet Bleche bis 3.000 × 1.500 mm, bei Aluminium bis 30 mm Stärke.

Für saubere Schnittkanten wird Aluminium meist mit Stickstoff geschnitten. Das Gas bläst die Schmelze aus der Fuge und verhindert, dass die Kante oxidiert. So bleibt eine metallisch blanke Kante, die sich ohne aufwendige Nacharbeit weiterverarbeiten lässt. Je dicker das Blech, desto eher bildet sich an der Unterseite ein feiner Grat. Ob er entfernt werden muss, hängt vom Einsatz ab: Bei einem Sichtteil oder einer Kante, an der man hingreift, gehört das Entgraten zur Fertigung dazu.

Ein weiterer Punkt betrifft die Konturen. Weil Aluminium die Wärme rasch verteilt, verhalten sich sehr kleine Löcher und schmale Stege anders als bei Stahl. Als Faustregel sollten Bohrungen nicht kleiner sein als die Blechstärke. Wo es genauer wird, etwa bei Gewinden oder Passungen, wird nach dem Laser auf einem Bearbeitungszentrum nachgearbeitet.

Kanten von Aluminium: Radius, Walzrichtung und Druckstellen

Beim Kanten zeigt sich am deutlichsten, dass Aluminium anders reagiert als Stahl. Drei Punkte entscheiden über das Ergebnis:

Der Biegeradius: Aluminium braucht je nach Legierung und Zustand einen größeren Innenradius als Stahl. Ein scharfer Knick, der bei Stahlblech funktioniert, kann bei Alu an der Außenseite Risse bilden. Die zulässigen Mindestradien geben die Werkstoffhersteller je Legierung, Zustand und Blechstärke an.
Die Walzrichtung: Bleche haben durch das Walzen eine Faserrichtung. Quer dazu gekantet ist das Risiko von Rissen geringer als parallel dazu. Bei der Anordnung der Teile auf der Blechtafel lässt sich das berücksichtigen, wenn die Biegekanten bekannt sind.
Die Rückfederung: Aluminium federt nach dem Kanten anders zurück als Stahl. Die Abkantpresse muss das ausgleichen, damit der Winkel am Ende stimmt.

A-T-K kantet auf einer Bystronic Xpert Pro 150/3100 mit 3.100 mm Biegelänge und 150 t Presskraft. Für Sichtteile aus Aluminium kommt eine weitere Frage dazu: Weil das Material weich ist, können Werkzeug und Auflage Abdrücke hinterlassen. Deshalb bleibt die Schutzfolie so lange wie möglich auf dem Blech, und für empfindliche Sichtseiten werden Maßnahmen gegen Druckstellen eingeplant. Geben Sie auf Ihrer Zeichnung an, welche Seite die Sichtseite ist.

Schweißen von Aluminium: Oxidschicht, Wärmeleitung und Verzug

Die Oxidschicht, die Aluminium im Gebrauch schützt, ist beim Schweißen das größte Hindernis. Sie schmilzt erst bei etwa 2.050 °C, das Aluminium darunter schon bei rund 660 °C. Wird die Schicht nicht vorher entfernt, entstehen Bindefehler und Poren. Vor dem Schweißen wird die Nahtzone deshalb entfettet und mit einer Bürste aus Edelstahl blank gemacht, und zwar kurz vor dem Schweißen, weil sich die Schicht an der Luft sofort neu bildet.

Dazu kommen zwei physikalische Eigenheiten. Aluminium leitet Wärme etwa dreimal so gut wie Stahl, die Hitze wandert also schnell aus der Naht ins Bauteil. Und es dehnt sich bei Erwärmung ungefähr doppelt so stark aus. Beides zusammen führt dazu, dass sich Aluminiumteile beim Schweißen leichter verziehen. Eine durchdachte Schweißfolge, Heften in kurzen Abständen und passende Vorrichtungen halten das Teil in Form. Außerdem glüht Aluminium vor dem Schmelzen nicht sichtbar auf. Wer schweißt, braucht Erfahrung, um die Temperatur trotzdem richtig einzuschätzen.

Geschweißt wird Aluminium üblicherweise im WIG-Verfahren mit Wechselstrom oder im MIG-Verfahren, oft mit Impulslichtbogen. Der Zusatzwerkstoff wird passend zur Legierung gewählt, etwa AlMg5 oder AlSi5. Bei ausgehärteten Legierungen wie 6082 T6 gilt zusätzlich: Neben der Naht verliert das Material durch die Wärme einen Teil seiner Festigkeit. Bei tragenden Teilen muss die Konstruktion das berücksichtigen, zum Beispiel indem Nähte nicht an die Stelle der höchsten Belastung gelegt werden.

A-T-K setzt beim Schweißen laut Seite Serienfertigung sowohl auf Roboter-Schweißanlagen als auch auf Schweißer, die von Hand schweißen. Welche Methode für Ihr Aluminiumteil passt, hängt von Stückzahl, Nahtlänge und Zugänglichkeit der Nähte ab.

Aluminium getrennt von Stahl verarbeiten

Wie bei Edelstahl gilt auch bei Aluminium: Eisenpartikel haben auf der Oberfläche nichts verloren. Schleifstaub von Stahl, der sich in die weiche Aluminiumoberfläche drückt, kann dort Flecken und Korrosion auslösen. Bürsten, Schleifmittel und Auflagen werden deshalb für Aluminium getrennt gehalten. Warum diese Trennung bei Edelstahl so wichtig ist, erklärt der Beitrag Edelstahl-Sonderanfertigung ausführlich. Für Aluminium gilt das Prinzip genauso.

Ein zweites Thema betrifft die Montage. Wird Aluminium direkt mit Stahl oder Edelstahl verschraubt und kommt Feuchtigkeit dazu, kann Kontaktkorrosion entstehen: Das Aluminium als unedleres Metall wird an der Berührungsstelle angegriffen. Kunststoffscheiben, Isolierhülsen oder eine Trennschicht zwischen den Metallen verhindern das. Wenn Ihr Aluminiumteil an eine Stahlkonstruktion oder eine verzinkte Unterkonstruktion kommt, sollte das schon in der Zeichnung stehen, damit die Bohrungen für Isolierhülsen passend ausgelegt werden.

Oberfläche: blank, geschliffen, eloxiert oder beschichtet

Viele Aluminiumteile bleiben ohne Oberflächenbehandlung. Das Metall wird dann mit der Zeit matter, weil die natürliche Oxidschicht wächst. Für technische Teile, Maschinenabdeckungen oder Halterungen ist das meist kein Problem. Bei Sichtteilen gibt es mehrere Wege:

Geschliffen oder gebürstet: eine gleichmäßige Struktur, auf der kleine Gebrauchsspuren weniger auffallen.
Eloxiert: Die Oxidschicht wird elektrochemisch verstärkt und kann eingefärbt werden. Eloxieren macht Unterschiede im Material und an Schweißnähten deutlich sichtbar, deshalb müssen Legierung und Naht darauf abgestimmt sein.
Pulverbeschichtet: für Teile in einer bestimmten RAL-Farbe. Aluminium braucht dafür eine eigene Vorbehandlung, damit die Beschichtung haftet.

Welche Oberfläche gewünscht ist, sollte vor dem Fertigungsbeginn feststehen. Sie beeinflusst die Wahl der Legierung, die Lage der Schweißnähte und wie sorgfältig Sichtflächen während der Fertigung geschützt werden müssen.

Was in Ihre Anfrage für eine Aluminium-Sonderanfertigung gehört

Je vollständiger die Angaben, desto genauer lässt sich die Fertigung planen. Hilfreich sind:

eine Zeichnung, ein DXF- oder STEP-Datensatz oder zumindest eine bemaßte Skizze,
Legierung und Zustand, falls bekannt, sonst der Einsatzzweck und die Belastung,
Blechstärke bzw. Profilabmessungen,
Sichtseiten und gewünschte Oberfläche,
der Einsatzort: innen oder außen, trocken oder feucht, in Kontakt mit anderen Metallen,
die Stückzahl, also Einzelstück, Kleinserie oder wiederkehrender Bedarf.

Für Einzelstücke und Kleinserien aus Aluminium ist die Sonderfertigung von A-T-K der richtige Ansprechpartner. Sie arbeitet für Tischler, Architekten, Baufirmen und Privatkunden. Wird aus dem Einzelstück ein Teil, das regelmäßig in größerer Stückzahl gebraucht wird, lässt sich die Fertigung in die Serienfertigung überführen.

Häufige Fragen zur Aluminium-Sonderanfertigung

Wie dick darf ein Aluminiumblech für das Laserschneiden sein?

Der Faserlaser von A-T-K schneidet Aluminium bis 30 mm Stärke auf einer Tafelgröße von bis zu 3.000 × 1.500 mm. Für Sichtkanten und enge Toleranzen ist in der Praxis aber die konkrete Anforderung an das Teil entscheidend, nicht nur die maximale Stärke.

Kann jedes Aluminium geschweißt werden?

Die meisten Legierungen für Bleche und Profile, etwa 5754, 6060 oder 6082, lassen sich gut schweißen. Einige hochfeste Legierungen gelten dagegen als schwer schweißbar. Bei ausgehärteten Legierungen sinkt neben der Naht die Festigkeit, was bei tragenden Teilen in die Auslegung gehört.

Warum verzieht sich Aluminium beim Schweißen stärker als Stahl?

Aluminium leitet Wärme etwa dreimal so gut wie Stahl und dehnt sich ungefähr doppelt so stark aus. Die Wärme verteilt sich schnell im Bauteil, und beim Abkühlen zieht sich das Material entsprechend stark zusammen. Schweißfolge, Heften und Vorrichtungen wirken dem entgegen.

Darf Aluminium direkt mit Stahl verschraubt werden?

In trockenen Innenräumen ist das meist unkritisch. Sobald Feuchtigkeit dazukommt, etwa im Freien, sollten Aluminium und Stahl durch Kunststoffscheiben, Hülsen oder eine Zwischenlage getrennt werden, damit keine Kontaktkorrosion entsteht.

Muss Aluminium beschichtet werden?

Nicht zwingend. Die natürliche Oxidschicht schützt das Metall vor weiterer Oxidation. Eine Beschichtung oder Eloxierung ist vor allem dann sinnvoll, wenn eine bestimmte Farbe oder ein gleichmäßiges Aussehen gewünscht ist.

Fazit: Aluminium verlangt in jedem Arbeitsschritt eigene Regeln

Eine Aluminium-Sonderanfertigung gelingt, wenn Legierung, Kantradius, Schweißvorbereitung und Oberfläche von Anfang an zusammenpassen. Wer Alu wie Stahl behandelt, riskiert Risse an der Biegekante, Poren in der Naht oder Flecken auf der Sichtfläche. A-T-K verarbeitet Aluminium ebenso wie Stahl, Edelstahl und Cortenstahl, mit einem Maschinenpark vom Faserlaser über die Abkantpresse bis zum Bearbeitungszentrum. Schicken Sie Ihre Zeichnung oder Skizze über die Seite Sonderanfertigung, und Sie erhalten eine fundierte Einschätzung zu Ihrem Aluminiumteil.