Aluminium

Der Weg vom Rohmaterial zum funktionalen Bauelement beginnt in der Strangpresse. Ein vorgewärmter Aluminiumbarren, die sogenannte Knüppel oder Bolzen (Billet), wird unter extremem Druck durch eine Stahlmatrize gepresst. Dadurch entstehen die komplexen, hohlen Profilformen, die für den modernen Fassadenbau kennzeichnend sind. Dünne Wandstärken mit hoher Steifigkeit. Direkt aus der Presse. Nach dem Pressen werden die Profile mechanisch nachbearbeitet. Zuschnitt auf exakte Länge. Fräsen von Aussparungen für Beschläge. Stanzen von Entwässerungsschlitzen.

Oberflächenbehandlung und Veredelung

Um die ästhetischen und schützenden Eigenschaften zu maximieren, wird das Metall häufig einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Beim Anodisieren (Eloxieren) wird der natürliche Oxidationsprozess auf elektrochemischem Weg beschleunigt und gesteuert. Das Ergebnis ist eine hartelastische, transparente Schicht, die untrennbar mit dem Grundmaterial verbunden ist. Eine weitere gängige Methode ist die Pulverbeschichtung. Ein elektrostatisch aufgeladenes Pulver haftet am Profil, woraufhin eine thermische Behandlung im Ofen die Pulverschicht zu einer gleichmäßigen, schlagfesten Lackschicht aufschmilzt. Die Wahl zwischen diesen Verfahren bestimmt nicht nur die Farbe, sondern auch die Textur und die Beständigkeit gegen UV-Strahlung und chemische Einflüsse.

Zusammensetzung und Montage

Im gewerblichen Hochbau ist die thermische Trennung von entscheidender Bedeutung. Aluminium leitet Wärme hervorragend; eine Eigenschaft, die bei Fensterrahmen gerade unerwünscht ist. Daher werden die Innen- und Außenprofile mechanisch durch Kunststoffstege, meist aus Polyamid, verbunden. Diese Stege bilden die thermische Trennung. Die Montage von Fenster- und Türelementen erfolgt in der Regel im Werk unter kontrollierten Bedingungen. Eckverbindungen werden verpresst oder verschraubt. Auf der Baustelle findet die endgültige Montage statt, wobei die Elemente mit Ankern oder in Blindstöcken im Rohbau fixiert werden. Der modulare Charakter von Aluminiumsystemen ermöglicht eine schnelle und trockene Montage.

Serien und chemische Zusammensetzung

Aluminium im Bauwesen ist nie reines Aluminium. Es sind Legierungen. Die Eigenschaften verändern sich drastisch durch die Zugabe geringster Mengen von Magnesium, Silizium oder Mangan. Im Fassadenbau dominiert die 6000er-Serie. Speziell die Legierungen 6060 und 6063. Warum? Sie lassen sich hervorragend zu komplexen Formen strangpressen. Sie sind korrosionsbeständig. Sie lassen sich gut anodisieren (eloxieren). Für hochbelastete Konstruktionen weicht man manchmal auf die Legierung 6005A aus, die eine höhere mechanische Belastbarkeit bietet, ohne bei der Dauerhaftigkeit Einbußen hinzunehmen.

Für Bleche und Plattenmaterialien, die in maritimen Umgebungen eingesetzt werden, ist die 5000er-Serie (AlMg) der Standard. Magnesium erhöht die Salzwasserbeständigkeit. Die 1000er-Serie ist nahezu reines Aluminium, jedoch zu weich für konstruktive Bauanwendungen; sie kommt eher als Folie oder sehr dünne Verkleidung vor.

Erscheinungsformen und Herstellung

Die Form bestimmt die Funktion. In der Baupraxis unterscheiden wir drei Hauptformen:

• Strangpressprofile: Die bekannteste Form. Hohle oder massive Stäbe mit konstantem Querschnitt. Man denke an Fensterprofile, Gardinenschienen oder konstruktive Hohlkästen.
• Walzprodukte: Bleche und Coils. Diese reichen von hauchdünner Fassadenverkleidung bis zu dicken Blechen für strukturelle Knotenpunkte.
• Gussteile: Weniger verbreitet für Profile, aber essenziell für komplexe Verbindungsstücke oder Ornamente. Flüssiges Aluminium wird in eine Form gegossen für Formen, die durch Extrusion unmöglich sind.

Ein entscheidendes Unterscheidungsmerkmal liegt auch in der Herkunft: Primäraluminium gegenüber Sekundär- (recyceltem) Aluminium. Sekundäraluminium verbraucht nur 5 % der Energie, die für die Primärproduktion erforderlich ist. In modernen Leistungsverzeichnissen wird zunehmend ein Mindestanteil an „recycled content“ gefordert, um die Umweltauswirkungen zu begrenzen.

Thermische Varianten

In der Welt der Fenster- und Türsysteme gibt es eine klare Trennung zwischen kalten Profilen und thermisch getrennten Profilen. Kalte Profile bestehen aus einem massiven Stück Aluminium. Sie leiten Kälte direkt durch die Fassade. Kondenswasserbildung garantiert. Heutzutage werden diese ausschließlich im Innenbereich verwendet. Thermisch getrennte Profile sind der Standard für die Außenhülle. Hierbei sind Innen- und Außenseite des Profils mechanisch durch Kunststoff-Isolierstege getrennt. Meist glasfaserverstärktes Polyamid. Der Isolierwert wird durch die Breite dieses Stegs und das Vorhandensein zusätzlicher Schaumfüllungen in den Kammern des Profils bestimmt.

Die Vorhangfassade beim Hochhaus

Man stelle sich einen Büroturm mit einer vollständigen Glasfassade vor. Die Windlast in hundert Metern Höhe ist gewaltig. Hier sieht man Aluminiumprofile, die die enormen Glasscheiben an ihrem Platz halten. Trotz der erforderlichen Kraft bleiben die Pfosten schlank. Das Gewicht der gesamten Fassade ist minimal. Dies spart bei der Haupttragkonstruktion des Gebäudes. Keine schweren Kräne für jedes einzelne Profil nötig; zwei Monteure heben eine Standardlänge einfach an die richtige Stelle. Das Ergebnis ist ein transparentes Erscheinungsbild, das mit schwereren Materialien unmöglich zu erreichen wäre.

Die Dachkante als Finish

Ein Flachdach auf einem Wohnhaus. Der Dachdecker ist fast fertig. Die Ränder müssen verkleidet werden. Er greift zu Aluminium-Dachkantprofilen. Sie sind leicht, mit einer einfachen Kappsäge leicht auf Maß zu sägen. Etwas Dichtstoff, ein paar Edelstahlschrauben mit Neoprendichtung. Fest. Das Material korrodiert nicht durch stehendes Wasser oder sauren Regen. Nach zwanzig Jahren glänzt die Beschichtung noch immer, oder die natürliche Oxidschicht ist gleichmäßig grau verfärbt. Sie schützt die Dachabdichtung vor Aufwehen. Funktional und ästhetisch in einem.

Interieur und modulare Wandsysteme

Im Inneren einer modernen Bürolandschaft begegnet man dem Metall überall. Verschiebbare Trennwände. Die Profile sind mit Hohlkammern stranggepresst. Clever. Kabel für Daten und Elektro verschwinden unsichtbar im Profil. Wenn der Mieter auszieht und die Aufteilung geändert werden muss, kommt die Wand einfach mit. Losschrauben. Versetzen. Wieder befestigen. Die Passung bleibt durch die Formstabilität des Aluminiums perfekt. Kein Knarren oder verzogene Pfosten. Einfach eine saubere, sachliche Ausführung, die immer wieder wiederverwendbar ist.

Renovierung alter Fensterrahmen

Ein Wohnkomplex aus den 1970er Jahren. Die alten Holzrahmen sind verrottet. Die Bewohner wollen weniger Wartung und bessere Dämmung. Thermisch getrennte Aluminiumrahmen kommen an ihre Stelle. Die Profile sind so gestaltet, dass sie genau in die vorhandenen Öffnungen passen. Durch die Pulverbeschichtung müssen die Bewohner nie wieder streichen. Ab und zu ein Tuch darüber beim Fensterputzen genügt. Die schlanke Profilierung sorgt für maximalen Lichteinfall, viel mehr als bei Kunststoffvarianten der Fall wäre.

Berechnungsregeln für den Konstrukteur

Sicherheit ist keine Empfehlung, sondern eine gesetzliche Anforderung nach der Musterbauordnung (MBO) und den Landesbauordnungen (LBO). Für Aluminiumkonstruktionen bildet DIN EN 1999, besser bekannt als Eurocode 9, die technische Grundlage. Diese Norm legt strenge Regeln für die Berechnung von Festigkeit und Stabilität fest. Dabei geht es nicht nur um die statische Belastung. Ermüdung durch Windböen bei schlanken Profilen ist ein kritischer Faktor. Das Gesetz verlangt, dass der Konstrukteur die spezifischen Legierungseigenschaften berücksichtigt. Eine Legierung 6061-T6 verhält sich unter mechanischer Spannung schließlich anders als eine 6060-Variante.

Nachweisbare Qualität in der Produktion

Wer Aluminium tragend einsetzt, kommt mit der DIN EN 1090-Reihe in Berührung. Dies ist die europäische Norm für die Ausführung von Stahl- und Aluminiumkonstruktionen. Sie ist eine harte Voraussetzung für die CE-Kennzeichnung. Ohne diese Kennzeichnung darf ein Produkt nicht auf den Markt. Hersteller müssen mit einem zertifizierten Factory Production Control (FPC)-System arbeiten. Schweißen muss von qualifiziertem Personal ausgeführt werden. Rückverfolgbarkeit ist das Schlüsselwort. Welcher Bolzen wurde verwendet? Welches Zertifikat gehört zum Blech? Die Prüfung achtet hier streng darauf.

Übergesetzliche Standards

In der deutschen Praxis sind die Qualitätsanforderungen der RAL-Gütegemeinschaften für den gewerblichen Hochbau richtungsweisend. Obwohl dies privatrechtliche Regeln sind, werden sie in nahezu jedem Leistungsverzeichnis benannt. Sie füllen die Lücken, die die öffentliche Gesetzgebung lässt. Man denke an spezifische Toleranzen für Strangpressprofile. Oder Anforderungen an die Luft- und Wasserdichtheit von Vorhangfassaden. Für die Oberflächenbehandlung gelten internationale Gütesiegel wie Qualicoat für die Pulverbeschichtung und Qualanod für das Anodisieren (Eloxieren). Diese Zertifizierungen garantieren, dass die Schutzschicht nicht nur ästhetisch überzeugt, sondern auch gegen korrosive Küstengebiete beständig ist.

Die Auswirkung der Kreislaufwirtschaft

Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) und die damit verbundenen Anforderungen an die Nachhaltigkeit sind ein verbindlicher Bestandteil der Baugenehmigung. Aluminium hat durch das energieintensive Elektrolyseverfahren eine hohe anfängliche Umweltbelastung. Der Gesetzgeber zwingt Planer jedoch, den gesamten Lebenszyklus zu betrachten. Sekundäraluminium schneidet hier hervorragend ab. Die Ökobilanz berücksichtigt den hohen Restwert und den geringen Energiebedarf für das Recycling. Im Rahmen der Transformation zur Kreislaufwirtschaft wird die Verwendung von „recycled content“ in Profilen zunehmend zu einer harten Anforderung innerhalb der kommunalen Umweltziele.

Es war einst wertvoller als Gold. Sogar viel teurer. Im 19. Jahrhundert galt Aluminium als exotisches Luxusmetall, reserviert für Schmuck und das Geschirr von Kaisern. Erst nach der Entdeckung des Hall-Héroult-Prozesses im Jahr 1886 änderte sich alles. Die elektrolytische Gewinnung aus Tonerde machte die Massenproduktion endlich technisch machbar. Von der chemischen Kuriosität zum fundamentalen Konstruktionswerkstoff. Eine Revolution in der Metallurgie.

Der Weg zur Fassade

Im Jahr 1931 erhielt Aluminium mit dem Bau des Empire State Building eine Weltbühne. Nicht für die Tragstruktur, sondern für die markante Spitze und diverse Zierelemente. Die Luftfahrtindustrie trieb die technische Entwicklung während der Weltkriege bis an die Grenzen. Stärker. Leichter. Korrosionsbeständig. Dieses Wissen floss nach 1945 direkt in den zivilen Bausektor. Die breite Einführung der Strangpresse in den fünfziger Jahren bedeutete den endgültigen Durchbruch. Komplexe Geometrien, die mit Stahl unmöglich waren, rollten nun in endlosen Längen aus der Presse. Die moderne Vorhangfassade war geboren.

Die Ölkrise als Katalysator

Bis in die siebziger Jahre war Aluminium im Bauwesen eine Kältebrücke. Buchstäblich. Einfache Profile leiteten Wärme ungehindert nach außen, was zu massiver Kondenswasserbildung und Energieverlust führte. Die Energiekrise von 1973 zwang die Branche zu einem radikalen Umschwung. Die Lösung kam in Form der thermischen Trennung. Das mechanische Verbinden zweier Profilteile mit isolierenden Polyamidstegen veränderte alles. Es verwandelte Aluminium von einem rein ästhetischen Fassadenprodukt in ein hochwertiges technisches System, das die strengsten Dämmvorgaben erfüllt. Heute liegt der Fokus nicht mehr auf der Gewinnung, sondern auf der „urban mine“. Die Geschichte wiederholt sich: Das einst so schwer zu gewinnende Metall bleibt nun durch seine unendliche Recyclingfähigkeit nahezu ewig im Kreislauf.