Magnesium im Automobil: Leichtgewicht mit Hindernissen

Magnesium klingt nach Pulver gegen Krämpfe, nicht nach Autobau. Wer den Begriff googelt, landet schnell bei Nahrungsergänzungsmitteln. Dabei steckt das leichteste aller Konstruktionsmetalle längst im Fahrzeugbau, nur redet kaum jemand darüber. Die Frage ist nicht, ob Magnesium taugt, sondern warum es nicht längst Aluminium oder Stahl verdrängt hat.

Leichter als Alu, aber mit einem Haken

Die Dichte sagt fast alles. Reines Magnesium liegt bei 1,74 Gramm pro Kubikzentimeter, Aluminium bei 2,7, Stahl bei rund 7,8. Wer ein Bauteil durch Magnesium ersetzt, spart etwa ein Drittel Gewicht im Vergleich zu Aluminium. Theoretisch ein Traum für jeden Fahrzeugentwickler, der Abgasnormen und Elektroreichweiten jagt.

In der Praxis bedeutet das: Ein Motorblock aus der Magnesiumlegierung AZ91 wiegt rund 25 Prozent weniger als sein Alu-Pendant, bei einem Sechszylinder schnell zehn Kilo. Nur schleppt so ein Block im Alltag auch ganz andere Probleme mit.

Das Korrosionsdrama, von dem keiner spricht

Magnesium ist unedel. In der elektrochemischen Spannungsreihe steht es weit unten. Trifft es auf Wasser oder Streusalz, oxidiert es schneller, als man „Rost“ sagen kann. Ohne Schutzschicht zerfrisst galvanische Korrosion das Bauteil innerhalb weniger Winter.

Das ist nicht nur teuer, sondern gefährlich. Ein korrodiertes Querlenkerlager aus Magnesium kann brechen. Deshalb setzen die Hersteller auf Beschichtungen, hochreine Legierungen und aufwändige Isolationsmassnahmen, vor allem an Kontaktstellen zu Stahl oder Alu. Jede weitere Schraube braucht dann einen spezifizierten Unterlegscheibenaufbau, eine isolierende Paste, kontrollierte Drehmomente.

So wird aus dem Leichtbauversprechen ein Prozess, der in der Fertigung mehr kostet als er an Gewicht bringt. Und trotzdem verbauen es manche.

Wo Magnesium schon heute unter der Haube sitzt

Wer an einem luftgekühlten Porsche 911 aus den Sechzigern schraubt, hat Magnesium buchstäblich in der Hand. Der Motorblock und das Kurbelgehäuse des ersten 911 bestanden aus der Legierung AS41. Porsche wusste damals schon um das Gewicht, nahm die Korrosionsrisiken in Kauf und kompensierte sie mit dicken Wandstärken.

Heute findet man Magnesium in Getriebegehäusen, Lenkradskeletten, Sitzstrukturen und Instrumententrägern. VW etwa setzt beim elektrischen ID-Modell einen Träger aus Magnesiumdruckguss ein, der das Cockpit stabilisiert und weniger als die Hälfte eines Stahlbauteils wiegt. Auch BMW hat mit Magnesium experimentiert: Der Sechszylinder des N52 war als Verbund aus Magnesium und Aluminium konstruiert, der Kurbelgehäuseeinsatz aus Alu, der Mantel aus Magnesium. Das sparte knappe zehn Kilo im Vergleich zum Vorgänger.

Im Rennsport sind geschmiedete Magnesiumfelgen seit Jahrzehnten Standard. Sie wiegen oft unter sechs Kilo pro Stück, beschleunigen das Fahrzeug spürbar besser und reduzieren die ungefederten Massen. Der Nachteil: Ein Bordsteinkontakt kann die Felge so stark beschädigen, dass sie bricht, während eine Alufelge sich nur verformt. Das Risiko trägt im öffentlichen Strassenverkehr keiner gern.

Der weisse Blitz im Labor

Die zweite grosse Angst ist der Brand. Magnesium brennt mit grellweissem Licht, und Wasser macht es nur schlimmer, das Metall reagiert damit zu Wasserstoff. Im Auto entzündet sich ein Bauteil aber erst über 600 Grad Celsius, also dort, wo auch Aluminium schmilzt und brennbare Flüssigkeiten längst lodern. Moderne Legierungen mit Aluminium oder Zink senken die Entzündbarkeit ohnehin. Geblieben ist die Chemie-Vorführung aus dem Unterricht, die so tief sitzt, dass Entwicklungsleiter dreimal auf Nummer sicher gehen.

Kostenfaktor: Nicht der Rohstoff, sondern die Kette

Reines Magnesium ist billig. Eine Tonne kostet an der Börse oft weniger als die Hälfte einer Tonne Aluminium. Doch das Rohmaterial macht den kleinsten Teil aus. Magnesiumschmelzen müssen unter Schutzgas abgedeckt werden, weil flüssiges Magnesium sofort mit Sauerstoff und Stickstoff reagiert. Die Giesserei verbraucht Argon oder SF6, letzteres ein Treibhausgas mit 22 800-fachem Erderwärmungspotenzial gegenüber CO2.

Druckgiessen ist teurer und langsamer als bei Alu. Nachbearbeitung, Passivierung und Qualitätsprüfung kosten mehr Zeit. Jede Schraubverbindung braucht eine separate Korrosionsstrategie. Am Ende kostet ein Magnesiumbauteil oft das Doppelte eines vergleichbaren Aluminiumteils. Dafür spart man Gewicht, aber bei einem Kleinwagen zählt jeder Euro in der Kalkulation.

Wer Kosten und Einsparung nebeneinanderlegen will, kann unsere Übersicht für strukturierte Ausgabenvergleiche zweckentfremden, eigentlich fürs Haushaltsbuch gedacht, aber das Kosten-Nutzen-Schema trägt auch eine Materialentscheidung.

Im E-Auto-Zeitalter wird das Gewicht zum Argument

Die Trends sprechen für Magnesium. Elektroautos sind schwer, Batteriepakete wiegen Hunderte Kilo. Jedes eingesparte Kilo Strukturmasse erhöht die Reichweite oder erlaubt eine kleinere Batterie. Deshalb forschen viele Zulieferer an neuen hochfesten Magnesiumlegierungen mit Seltenen Erden, die auch im Crash zäh genug bleiben.

Bleibt die Frage, ob die Hersteller in neue Fertigungsstrassen investieren. Bisher setzen sie auf hochfesten Stahl und Aluminium: Die Lieferkette steht, jede Werkstatt weiss, wie man es repariert. Magnesium verlangt ein Umdenken bis in die Werkstatt. Ein Lackschaden an einer Magnesiumfelge hinterlässt Korrosionsgruben, die der Prüfer beim nächsten TÜV direkt moniert.

Ein Material, das sich Zeit lässt

Magnesium ist ein Paradox. Es bietet technische Vorteile, die man sonst nur von Kohlefaser oder Titan kennt, ist aber ausgereift genug, um in Grossserie gegossen zu werden. Trotzdem hält sich die Autoindustrie vornehm zurück. Jedes Bauprojekt prüft, ob das Leichtmetall in Frage kommt, und fast immer scheitert es an den Zusatzkosten für Korrosionsschutz oder an der Risikobewertung für den Brandfall.

Vielleicht braucht es eine mutige Plattform, die von Anfang an auf Magnesium setzt und das gesamte Fahrzeug um die spezifischen Eigenschaften herum konstruiert, ähnlich wie BMW es beim i3 mit Carbon versucht hat. Bis dahin bleibt Magnesium das Material für die, die wissen, wo sie sparen und wo sie auf Nummer sicher gehen müssen. Und für alle, die einen luftgekühlten 911 fahren und beim Ölwechsel nicht zu tief ins Kurbelgehäuse schauen.

Häufige Fragen

Ist Magnesium im Auto sicher?

Ja, im normalen Betrieb ist es unkritisch. Die Legierungen, die verbaut werden, entzünden sich erst bei extremen Temperaturen. Die Brandgefahr wird oft überschätzt, aber die Hersteller müssen entsprechende Schutzmassnahmen einhalten.

Kann man Magnesiumteile schweissen?

Nur mit speziellen Schutzgas-Verfahren und grosser Erfahrung. Die meisten Reparaturen scheitern daran, dass die Korrosionsschutzschicht zerstört wird. Ein Austausch des Bauteils ist meist günstiger.

Wird Magnesium recycelt?

Ja, Magnesiumschrott lässt sich sortenrein einschmelzen und wiederverwenden. Das ist sogar energieärmer als die Primärproduktion. Allerdings lohnt sich die Trennung nur bei grösseren Mengen.

Warum setzt Tesla nicht auf Magnesium?

Tesla setzt bei seinen Strukturbauteilen auf Aluminiumguss und hochfesten Stahl, weil die Verfahren etabliert sind und die Stückzahlen hoch. Magnesium würde komplexere Prozesse, andere Werkzeuge und eine gesonderte Lieferkette erfordern, das passt nicht zum Tempo der Gigafactories.