Fraunhofer LBF untersucht Potenzial von Zink-Druck­guss­legierungen

(20.11.2025) Zink-Gusslegierungen werden aufgrund ihrer kurzen Zykluszeiten, hohen Produktivität sowie der guten Oberflächen- und Bauteilqualität in vielen Industrien eingesetzt – etwa als Strukturelemente, Getriebegehäuse, Verbindungselemente oder Gehäuse für Sensorik und Elektronik. Für den Einsatz in anspruchsvollen, zyklisch stark beanspruchten Anwendungen fehlen jedoch bislang verlässliche Betriebs­)festig­keitskennwerte. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat nun das zyklische Werkstoffverhalten verschiedener Zink-Druckguss­legierungen untersucht und die Ergebnisse in einem Bemessungskonzept zusammengefasst.

Bemessungskonzept zur Bewertung der Lebensdauer von zyklisch beanspruchten Bauteilen aus Zink-Druckguss. (Grafik: Fraunhofer LBF) 

Analyse des zyklischen Werkstoffverhaltens von Zink-Druck­guss­legierungen

Im Projekt „Zynk-Guss” haben Forscher des Fraunhofer LBF das zyklische Werkstoffverhalten der Legierung Zamak 5 (ZP0410) ermittelt und dabei spannungsmechanische, technologische sowie statistische Größeneinflüsse berücksichtigt. Dehnungsgeregelte Schwingfestigkeitsprüfungen an servo-hydraulischen Versuchsständen zeigten das plastische Verformungsverhalten. Bei dünnwandigen Strukturen hat vor allem die durch den Druckgießprozess ausgeprägte lokale Mikrostruktur den größten Einfluss auf die Schwingfestigkeit. Metallographische Untersuchungen an Proben und Bauteilen bestätigen diese Beobachtungen.

Bemessungskonzept zur Bewertung der Lebensdauer 

Die Fraunhofer-Experten betrachten den gesamten Bauteilentwicklungsprozess und die Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse auf Anwenderindustrien. Die Erkenntnisse fließen zudem in Richtlinien und Normen ein. Ein zentrales Ergebnis von „Zynk-Guss” ist ein neues Bemessungskonzept, das zyklische Untersuchungen und Erkenntnisse aus der Gießprozesssimulation miteinander verknüpft. Die Resultate sprechen für die Eignung moderner Zink-Druckgusslegierungen auch für hochbeanspruchte Anwendungen.

Potenzial für Zink-Druckgusslegierungen in einer Circular Economy

Die Ergebnisse helfen dabei, das Potenzial von Zink-Druckgusslegierungen hinsichtlich Nachhaltigkeit und Leichtbau voll auszuschöpfen. Zink-Druckgusslegierungen sind zu 100 % recycelbar. Im Vergleich zu Aluminium zeichnen sie sich durch einen niedrigeren Schmelzpunkt sowie durch die Möglichkeit aus, dünnwandigere Gussteile mit hoher Oberflächenqualität und guter Maßhaltigkeit herzustellen. Ein Downcycling infolge von Verunreinigungen ist nicht zu erwarten. Nach heutigem Kenntnisstand dürften Zink-Druckgusslegierungen auch die bald in Kraft tretenden EU-Richtlinien erfüllen.

Weitere Informationen finden sich auf der Projekt-Website unter lbf.fraunhofer.de/projekte/zynk-guss.