Magnesium – Ein Wundermaterial für leichtere Implantate und widerstandsfähigere Automobilteile?

Magnesium, dieses silbrig-weiße Metall, das leicht wie eine Feder ist und gleichzeitig beeindruckende Festigkeit aufweist, steht immer mehr im Fokus der Materialforschung. Es verspricht, die Welt der Biomaterialien und der industriellen Anwendungen zu revolutionieren. Doch was genau macht Magnesium so besonders?

Eigenschaften und Vorteile:

Magnesium besticht durch seine außergewöhnliche Leichtigkeit. Mit einer Dichte von nur 1,74 g/cm³ ist es sogar leichter als Aluminium! Dies macht es ideal für Anwendungen, bei denen Gewicht eine entscheidende Rolle spielt, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder im medizinischen Bereich. Darüber hinaus punktet Magnesium mit seiner hohen Festigkeit-Gewichts-Ratio. Es kann unter Belastung viel aushalten, ohne dabei schwer zu sein – ein wichtiger Faktor für robuste Konstruktionen.

Magnesium ist außerdem biokompatibel, was bedeutet, dass es gut mit dem menschlichen Körper verträglich ist. Dies macht es zu einem idealen Material für resorbierbare Implantate, die nach einer bestimmten Zeit im Körper zerfallen und somit keine zusätzliche chirurgische Entfernung benötigen.

Anwendungen:

Die Einsatzmöglichkeiten von Magnesium sind vielfältig:

• Medizintechnik:
  Implantate aus Magnesium finden in der Orthopädie Anwendung, beispielsweise als Schrauben, Nägel oder Platten zur Fixation von Knochenbrüchen. Der Vorteil: Das Implantat löst sich im Laufe der Zeit im Körper auf und hinterlässt keine Fremdkörper.

• Automobilindustrie: Magnesiumlegierungen werden für leichtere Karosserien, Felgen und Motorteile verwendet. Dadurch lassen sich Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen reduzieren.

• Elektronik:
  Magnesiumgehäuse für Laptops, Smartphones und Tablets bieten ein geringes Gewicht bei gleichzeitig guter Wärmeableitung.

• Luft- und Raumfahrt: Magnesiumlegierungen finden Anwendung in Flugzeugteilen wie Rumpfteilen, Flügeln und Triebwerkskomponenten. Die leichte Bauweise ermöglicht größere Reichweiten und höhere Nutzlasten.

Herstellung:

Die Herstellung von Magnesium erfolgt hauptsächlich aus dem Erz Magnesit (MgCO3). Durch verschiedene chemische Verfahren, wie z.B. die Elektrolyse von Magnesiumchlorid-Lösung, wird das Metall gewonnen.

Magnesium kann mit anderen Metallen legiert werden, um seine Eigenschaften zu verbessern.

Aluminium und Zink sind häufige Legierungspartner, die die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit des Materials erhöhen.

Element	Funktion in der Magnesiumlegierung
Aluminium	Verbessert die Festigkeit und Gießeigenschaften
Zink	Steigert die Festigkeit und Zugfestigkeit
Mangan	Erhöht die Festigkeit bei hohen Temperaturen
Zirkonium	Verbessert die Korrosionsbeständigkeit

Die Weiterverarbeitung von Magnesium erfolgt durch verschiedene Verfahren wie Gießen, Walzen, Ziehen oder Schmieden. Die Wahl des Verfahrens hängt von der gewünschten Form und den mechanischen Eigenschaften des Endprodukts ab.

Herausforderungen:

Trotz seiner vielen Vorteile gibt es auch einige Herausforderungen bei der Verwendung von Magnesium:

• Korrosion:
  Magnesium ist anfällig für Korrosion, insbesondere in feuchter Umgebung. Um dies zu verhindern, werden Schutzbeschichtungen oder Legierungen mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit eingesetzt.

• Produktionskosten: Die Herstellung von Magnesium kann aufwendiger und teurer sein als die anderer Metalle.

• Verfügbarkeit:
  Magnesium ist ein relativ seltenes Element, was zu Preisfluktuationen führen kann.

Zukunft von Magnesium:

Trotz der Herausforderungen hat Magnesium großes Potenzial in vielen Branchen. Die Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Legierungen mit verbesserten Eigenschaften und auf kostengünstigere Herstellungsprozesse.

Mit steigender Nachfrage nach leichten und umweltfreundlichen Materialien wird Magnesium sicherlich eine wichtige Rolle in der Zukunft spielen.

Fazit:

Magnesium ist ein vielversprechendes Material mit einer Reihe von Vorteilen, die es für viele Anwendungen interessant machen. Es bleibt abzuwarten, ob Magnesium seinen Weg in den Mainstream schafft und die etablierten Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium tatsächlich ablöst. Eines steht jedoch fest: Magnesium wird die Welt der Materialien spannend verändern!