Sandguss zählt zu den ältesten und zugleich flexibelsten Gießverfahren für Aluminiumbauteile – von Prototypen über Kleinserien bis zu komplexen Gehäusen im Maschinen- und Anlagenbau. Welche Aluminium-Sandguss-Legierungen dabei zum Einsatz kommen, entscheidet maßgeblich über Festigkeit, Gießbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Zerspanbarkeit des fertigen Bauteils. Dieser Beitrag gibt einen praxisnahen Überblick über die gängigsten Legierungen, ihre Normbezeichnungen, Eigenschaften und Wärmebehandlungszustände – und zeigt, worauf es bei der anschließenden spanenden Bearbeitung und Spanntechnik ankommt.

Beim Sandgussverfahren wird flüssiges Aluminium in eine verlorene Form aus gebundenem Quarzsand gegossen. Die Form wird für jedes Gussteil neu hergestellt und nach dem Erstarren zerstört – daher eignet sich das Verfahren besonders für Einzelstücke, Prototypen und kleine bis mittlere Serien. Im Vergleich zu Kokillen- oder Druckguss ist die Abkühlgeschwindigkeit deutlich geringer, was zu einem gröberen Gefüge führt, gleichzeitig aber nahezu unbegrenzte Gestaltungsfreiheit bei Wandstärken, Hinterschneidungen, Kernen und Bauteilgrößen erlaubt. Formstoffe auf Basis von Quarzsand mit Wasserglas- oder Furanharzbindung sind dabei branchenüblich und ermöglichen auch großformatige Bauteile bis in den Meterbereich.

In Zeichnungen und Lieferantenlisten tauchen zwei parallele Bezeichnungssysteme auf. Die numerische Kurzbezeichnung nach EN 1706 folgt dem Schema „EN AC-4xxxx“ (AlSi-Basis), „EN AC-2xxxx“ (AlCu-Basis) oder „EN AC-5xxxx“ (AlMg-Basis). Daneben ist die chemische Kurzbezeichnung gebräuchlich, etwa AlSi7Mg0,3: Sie nennt die Hauptlegierungselemente in absteigender Menge – hier 7 % Silizium und 0,3 % Magnesium, Rest Aluminium. Beide Bezeichnungen meinen dieselbe Legierung und sollten in technischen Unterlagen möglichst gemeinsam angegeben werden, um Verwechslungen mit ähnlich benannten Kokillen- oder Druckgusssorten zu vermeiden.

Die Auswahl an Aluminium-Sandguss-Legierungen ist nach EN 1706 (bzw. DIN EN 1706) genormt, die sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die mechanischen Mindestkennwerte je Gießverfahren und Wärmebehandlungszustand festlegt. Die meisten in der Praxis verwendeten Sorten basieren auf dem System Aluminium-Silizium (AlSi), da Silizium die Gießbarkeit entscheidend verbessert. Die folgende Tabelle zeigt die gebräuchlichsten Sandguss-Legierungen mit ihren typischen mechanischen Kennwerten:

Hinweis: Die genannten Kennwerte sind Richtwerte nach EN 1706 und können je nach Wärmebehandlungszustand, Wanddicke, Erstarrungsgeschwindigkeit und Gießtechnik abweichen. Für sicherheitsrelevante Auslegungen sind stets die aktuellen Normwerte bzw. Herstellerangaben heranzuziehen.

AlSi-Legierungen (Silizium als Hauptlegierungselement)

Legierungen wie AlSi7Mg0,3, AlSi9Mg oder AlSi10Mg sind die mit Abstand am häufigsten verwendeten Aluminium-Sandguss-Legierungen. Silizium senkt die Schmelztemperatur, verbessert das Formfüllvermögen und reduziert die Warmrissneigung – wichtige Eigenschaften gerade bei komplexen, dünnwandigen Geometrien. Untereutektische Legierungen mit 7–10 % Silizium (z. B. AlSi7Mg0,3) lassen sich zusätzlich durch Wärmebehandlung deutlich verfestigen und bieten damit das beste Verhältnis aus Festigkeit und Zähigkeit. Übereutektische Legierungen mit mehr als 13 % Silizium (z. B. AlSi17Cu4Mg) zeichnen sich zusätzlich durch hohe Verschleißfestigkeit aus, sind aber schwieriger spanend zu bearbeiten, da die harten Primärsilizium-Kristalle den Werkzeugverschleiß erhöhen.

AlSiCu-Legierungen

Durch Zugabe von Kupfer (z. B. AlSi6Cu4, AlSi9Cu3) steigt die Warmfestigkeit und Zerspanbarkeit, während die Korrosionsbeständigkeit gegenüber reinen AlSi-Legierungen etwas abnimmt. Diese Gruppe wird häufig dort eingesetzt, wo eine gute spanende Nachbearbeitung wichtiger ist als maximale Korrosionsresistenz, etwa bei Getriebegehäusen oder Pumpenkomponenten.

AlMg-Legierungen

Magnesiumlegierungen wie AlMg5 sind schwieriger zu vergießen als AlSi-Varianten, überzeugen aber durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit – auch gegenüber Meerwasser und Seewasseratmosphäre – sowie gute Eloxierbarkeit und Polierfähigkeit. Sie kommen dort zum Einsatz, wo Optik und Beständigkeit im Vordergrund stehen, etwa bei Beschlägen, Geländern oder maritimen Anwendungen.

AlCu-Legierungen

Kupferreiche Legierungen wie AlCu4Ti erreichen die höchsten Festigkeitswerte unter den Gusslegierungen, sind jedoch anspruchsvoller in der Gießtechnik (höhere Warmrissneigung) und korrosionsanfälliger als AlSi- oder AlMg-Sorten. Sie werden vor allem für hochbelastete Strukturbauteile in Luftfahrt, Motorsport und Sondermaschinenbau eingesetzt, häufig im ausgehärteten Zustand T4 oder T6.

Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium-Sandguss-Legierungen hängen stark vom Wärmebehandlungszustand ab. Gängige Bezeichnungen nach EN 1706 sind:

• F – Rohgusszustand, keine gezielte Wärmebehandlung.
• T4 – Lösungsgeglüht und kaltausgelagert (natürliche Alterung); gute Zähigkeit bei moderater Festigkeit.
• T5 – Nur warmausgelagert, ohne vorheriges Lösungsglühen; wirtschaftliche Zwischenlösung.
• T6 – Lösungsgeglüht und warmausgelagert; höchste Festigkeit bei guter Zähigkeit, Standardzustand für tragende Bauteile.
• T7 – Lösungsgeglüht und überaltert; reduzierte Festigkeit, dafür maßstabile und spannungsarme Bauteile.

Die Wahl des Zustands beeinflusst nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Zerspanbarkeit: T6-Zustände sind härter und stellen höhere Anforderungen an Schnittwerte, Werkzeuge und die Bauteilspannung während der Bearbeitung.

Grundsätzlich können dieselben Aluminium-Sandguss-Legierungen auch im Kokillenguss verwendet werden – die chemische Zusammensetzung ist identisch. Der entscheidende Unterschied liegt in der Abkühlgeschwindigkeit: Sandguss kühlt langsam ab, wodurch das Gefüge grobkörniger wird und die mechanischen Kennwerte etwas unter denen von Kokillen- oder Druckgussteilen derselben Legierung liegen. Im Gegenzug erlaubt Sandguss größere Bauteile, komplexere Kerngeometrien und ist ohne teure Dauerformen bereits ab Losgröße eins wirtschaftlich – ein klarer Vorteil bei Prototypen, Ersatzteilen und Kleinserien. Druckguss erreicht dagegen die höchsten Abkühlraten, feinste Gefüge und beste Oberflächenqualität, ist jedoch nur mit speziellen, nicht wärmebehandelbaren Legierungen und hohen Werkzeugkosten für Großserien wirtschaftlich.

Bei der Wahl der passenden Aluminium-Sandguss-Legierung spielen mehrere Faktoren zusammen:

• Mechanische Beanspruchung: Statische oder dynamische Lasten erfordern höhere Festigkeit (AlSi7Mg0,3, AlCu4Ti) statt reiner Gießbarkeit (AlSi12).
• Wandstärke und Geometrie: Dünnwandige, komplexe Bauteile profitieren von siliziumreicheren Legierungen mit besserem Formfüllvermögen.
• Korrosionsumgebung: Feuchte oder salzhaltige Einsatzbedingungen sprechen für AlMg-Legierungen.
• Wärmebehandlung: Soll das Bauteil ausgehärtet werden (T6), eignen sich vor allem AlSiMg-Sorten.
• Zerspanbarkeit: Für die spätere spanende Bearbeitung sind kupferhaltige Legierungen und moderate Siliziumgehalte oft im Vorteil.
• Dichtheitsanforderung: Für druck- und flüssigkeitsdichte Bauteile eignen sich eutektische Legierungen wie AlSi12 besonders gut.

Aluminium-Sandgussteile finden sich branchenübergreifend überall dort, wo Bauteilgröße, Geometriefreiheit oder Stückzahl gegen Kokillen- oder Druckguss sprechen: Getriebe- und Pumpengehäuse im allgemeinen Maschinenbau, Konsolen und Halterungen im Sondermaschinenbau, Prototypen und Vorserienteile in der Automobilzulieferung, Armaturenkörper in der Chemie- und Anlagentechnik sowie Ersatzteile für ältere Maschinen, für die keine Druckgussform mehr existiert. Gerade im Werkzeug- und Vorrichtungsbau ist Sandguss zudem das Verfahren der Wahl für individuell angepasste Grundkörper und Spannvorrichtungselemente in kleinen Stückzahlen.

Da das Sandgussverfahren naturgemäß zu Porosität, Lunkern und ungleichmäßigem Aufmaß neigen kann, ist eine gezielte Qualitätssicherung wichtig. Typische Prüfverfahren sind Sichtprüfung, Durchleuchtung (Röntgen), Farbeindringprüfung zur Rissdetektion sowie Dichtheits- bzw. Leckprüfungen bei druckführenden Bauteilen. Diese Prüfschritte sollten bereits bei der Legierungs- und Verfahrensauswahl mitgedacht werden, da sie Einfluss auf Bauteilaufmaß, Nachbearbeitungsumfang und letztlich auch auf die Spannstrategie in der Zerspanung haben.

Nach dem Gießen müssen die meisten Aluminium-Sandgussteile spanend nachbearbeitet werden – Passflächen, Bohrungen und Funktionsmaße entstehen erst durch Fräsen, Drehen oder Bohren. Genau hier zeigt sich in der Praxis eine besondere Herausforderung: Sandgussteile weisen naturgemäß größere Maßtoleranzen, eine raue, teils harte Gusshaut und unregelmäßiges Aufmaß auf. Das stellt hohe Anforderungen an die Spanntechnik, denn unregelmäßige Auflageflächen und variierende Bauteilkonturen erschweren ein sicheres, wiederholgenaues Einspannen – Standard-Spannfutter stoßen hier häufig an ihre Grenzen.

Aus unserer Erfahrung im Vorrichtungsbau empfiehlt sich bei Aluminium-Sandguss-Legierungen daher der Einsatz individuell angepasster Spannmittel und Vorrichtungen, die Fertigungsschwankungen gezielt ausgleichen – etwa über abgestützte, nachstellbare Anlageflächen, ausgleichende Spannelemente, Nullpunktspannsysteme für wiederholgenaue Aufspannungen sowie werkstückspezifische Vorrichtungen statt starrer Standardlösungen. So lassen sich Bauteiltoleranzen und Gefügeunregelmäßigkeiten sicher kompensieren, ohne Bearbeitungsqualität, Maßhaltigkeit oder Prozesssicherheit zu gefährden.

Welche Legierung eignet sich am besten für Aluminium-Sandguss?

Für die meisten Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau hat sich AlSi7Mg0,3 (EN AC-42100) bewährt, da sie ein gutes Verhältnis aus Gießbarkeit, Festigkeit im T6-Zustand und Zerspanbarkeit bietet.

Sind Aluminium-Sandguss-Legierungen wärmebehandelbar?

AlSiMg- und AlCu-Legierungen sind grundsätzlich wärmebehandelbar (T4, T5, T6, T7) und erreichen dadurch deutlich höhere Festigkeiten als im Rohgusszustand F. AlMg-Legierungen werden dagegen meist im nicht ausgehärteten Zustand eingesetzt.

Warum sind Sandguss-Bauteile schwieriger einzuspannen als Fräs- oder Drehteile aus Halbzeug?

Weil Sandgussteile herstellungsbedingt größere Maß- und Formtoleranzen sowie eine unregelmäßige Gusshaut aufweisen. Angepasste, ausgleichende Spannvorrichtungen sind daher häufig sinnvoller als starre Standardspannmittel.

Wie unterscheiden sich Sandguss- und Kokillengusslegierungen in der Praxis?

Die chemische Zusammensetzung kann identisch sein, doch Kokillenguss kühlt schneller ab und erreicht dadurch ein feineres Gefüge mit etwas höherer Festigkeit. Sandguss punktet dagegen bei großen, komplexen Bauteilen und kleinen Stückzahlen, da keine teure Dauerform benötigt wird.

Aluminium-Sandguss-Legierungen bieten für nahezu jede Anforderung – von hoher Festigkeit über Korrosionsbeständigkeit bis zu bester Gießbarkeit – eine passende Lösung. Wer Legierung, Wärmebehandlungszustand und Nachbearbeitung von Beginn an aufeinander abstimmt, erhält wirtschaftliche und funktionssichere Bauteile. Bei der anschließenden Zerspanung lohnt sich der Blick auf angepasste Spanntechnik, um die typischen Maß- und Oberflächenschwankungen von Sandgussteilen sicher zu beherrschen.