Aluminium schmelzen und gießen: Schrott, Sandform, Gefahren

Zuerst eingeordnet: Wissen für den Ernstfall

Metall gießen ist heute Sache von Gießereien, Kursen und erfahrenen Hobbywerkstätten. Für eine lange Krise ist es trotzdem wertvoll, zu wissen, wie aus Schrott ein neues Teil wird – und woran Gießer sich halten, damit dabei niemand verletzt wird.

Warum gerade Aluminium

Aluminium ist leicht, witterungsbeständig und lässt sich gut gießen. Die Technischen Richtlinien des Bundesverbands der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG), eines Branchenverbands, nennen eine Dichte von 2,65 bis 2,75 Gramm je Kubikzentimeter, gute Gießeigenschaften und einfaches Recycling. Außerdem ist Aluminium nicht magnetisch – das hilft beim Sortieren.

Umschmelzen spart viel Energie. Nach einem Bericht des Bayerischen Landesamts für Umweltschutz braucht die Erzeugung von Aluminium aus Schrott nur etwa 10 Prozent der Energie, die für neues Aluminium aus Erz nötig ist. Für dich heißt das: Ein kleiner Ofen reicht. Reines Aluminium schmilzt nach den BDG-Richtlinien bei 660 °C, gängige Gusslegierungen sind nach der Tabelle dort schon bei etwa 580 bis 640 °C vollständig flüssig. Eine Schmiedeesse, die Stahl auf 800 bis 1200 °C bringt, erreicht diese Temperaturen – wie so ein Feuer funktioniert, steht im Artikel „Schmieden: was Hitze mit Eisen macht“.

Schrott sortieren: was in den Tiegel darf

Der erste Test ist ein Magnet: Was haftet, ist kein Aluminium. Danach sortierst du nach Herkunft. Die meiste Gusslegierung wird nach den BDG-Richtlinien aus Schrott hergestellt; Gusslegierungen mit 5 bis 12 Prozent Silicium füllen die Form besonders gut. Eigene Folgerung: Alte Gussteile wie Gehäuse und Halterungen sind der beste Rohstoff, weil sie schon für das Gießen gemacht wurden. Bleche, Profile und Folien lassen sich ebenfalls schmelzen, geben aber oft schlechter fließendes Metall.

Das Landesamt beschreibt, womit Altschrott verunreinigt ist: Kunststoffe, Lacke, Altöle, Fette und Schneidmittel. Beim Einschmelzen werden daraus Staub, Chlor- und Fluorverbindungen, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Dioxine und Furane frei. Diese sind nach dem Landesamt besonders bedenklich, weil sie giftig sind, sich kaum abbauen und im Körper anreichern. Entferne deshalb Lack, Folie, Kunststoff und Gummi, so gut es geht, bevor ein Teil in den Tiegel wandert.

Aussortieren musst du außerdem:

• alles Geschlossene: Dosen mit Deckel, Rohrstücke mit verschlossenen Enden, Spraydosen, Behälter, Gasflaschen
• alles, was nass, vereist oder mit Schnee bedeckt war und nicht gründlich getrocknet ist
• Teile unbekannter Herkunft, bei denen du Magnesium nicht ausschließen kannst – nach der Unfallversicherung birgt eine Magnesiumschmelze besondere Gefahr, und ein Magnesiumbrand darf nicht mit Wasser gelöscht werden
• Verbundteile, an denen Stahl, Kupfer oder Kunststoff fest verbaut ist, solange du sie nicht zerlegt hast

Die größte Gefahr: Wasser und Hohlkörper

Die DGUV Regel 109-608 für Gießereien beschreibt, was passiert, wenn Wasser in flüssiges Metall gerät: Wird es von der Schmelze eingeschlossen, kann der Dampf nicht entweichen, der Druck steigt enorm und entlädt sich explosionsartig. Dabei werden große Mengen flüssigen Metalls ausgeworfen. Hinzu kommt eine chemische Gefahr: Metallschmelzen spalten Wasser und bilden Wasserstoff, der mit Luftsauerstoff ein explosives Gemisch ergibt.

Wasser kommt dabei oft unbemerkt in die Schmelze. Die Regel nennt Schrott, Rost, Hohlräume in Barren, gefrorenes Wasser, Anhaftungen, schlecht vorgeheiztes Material und Behälter, in denen sich Wasser gesammelt hat. Ihre Maßnahmen: Einsatzmaterial nur trocken in die Schmelze geben, Werkzeuge wie Löffel und Zangen nur trocken und gegebenenfalls vorgewärmt eintauchen, Schrott wettergeschützt lagern. Alle Stellen, auf die flüssiges Metall gelangen kann, müssen trocken sein.

Genauso gefährlich sind geschlossene Hohlkörper. Luft, Gas oder Flüssigkeit darin führen nach der Regel beim Erhitzen zu einem extremen Druckanstieg; der Behälter birst und schleudert Schmelze heraus. Eigene Folgerung: Lege jedes Teil vor dem Einschmelzen neben den Ofen, damit es vorwärmt und trocknet, und schneide Rohre und Hohlprofile vorher auf.

Schutzausrüstung: was Gießer tragen

Die DGUV-Regel verlangt für die Arbeit an flüssigem Metall Kleidung, die flammhemmend ist oder nicht brennt. Wäsche und Kleidung aus leicht schmelzenden Kunstfasern wie Nylon oder Perlon schließt die Regel ausdrücklich aus. Taschen sollen verdeckt sein, und die Nähte so liegen, dass Spritzer abfließen. Gasfeuerzeuge gehören nicht in die Hosentasche, weil sie in der Hitze explodieren können.

Dazu kommen ein hitzebeständiger Gesichtsschutz oder ein Visier, Handschuhe aus nicht brennbarem, wärmeisolierendem Material und hohe Sicherheitsschuhe mit hitzebeständiger Sohle. Die Schuhe schnürst du eng, die Hose reicht bis über den Schaft, damit kein Metall hineinläuft. Während eingefüllt oder gegossen wird, darf nach der Regel niemand im Gefahrenbereich stehen.

Brennt Kleidung, soll nach der Regel viel Wasser schnell und gegebenenfalls mehrere Minuten eingesetzt werden, ohne die Person zu unterkühlen. Eigene Folgerung: Halte Wasser dafür bereit, aber weit weg von Ofen und Form. Wie du Verbrennungen versorgst, steht in den Grundlagen der Ersten Hilfe.

Die Sandform: Modell, Formsand, Einguss

Beim Sandguss drückst du ein Modell des gewünschten Teils in Formsand und hebst es wieder heraus; in den Hohlraum gießt du das Metall. Nach den BDG-Richtlinien ist der Formgrundstoff fast immer Quarzsand. Im Grünsand- oder Nassgussverfahren bindet Ton (Bentonit) zusammen mit Wasser den Sand. Er wird im Kasten auf das Modell gebracht und verdichtet, von Hand oder maschinell. Aus zwei Formhälften entsteht so der Hohlraum.

Das Modell braucht Formschrägen, damit es sich ohne Schaden aus dem empfindlichen Sand heben lässt; Schrägen unter 2 Grad sollen den Richtlinien zufolge vermieden werden. Weil Aluminium beim Abkühlen schwindet, machst du das Modell etwas größer: Für Sandguss nennt der BDG 1,0 bis 1,25 Prozent, für Reinaluminium 1,5 bis 1,9 Prozent. Die Wände sollen zum Speiser hin dicker werden, scharfe Übergänge und Materialanhäufungen vermeidest du. Der Speiser ist ein Vorrat an flüssigem Metall, aus dem das Teil beim Schwinden nachgefüllt wird.

Zum Wasser im Formsand: Gießereien steuern die Feuchte ihres Sands mit Prüfverfahren. Die hier genutzten Quellen nennen keinen Wert für Laien. Eigene Folgerung: Der Sand soll gerade so feucht sein, dass er zusammenhält, niemals nass; auf der Oberfläche darf kein Wasser stehen. Stell die Form auf trockenen Sand, nicht auf feuchten Boden.

Schmelzen und Gießen: der Ablauf

Vorbereitet ist alles, bevor das Feuer brennt: Form fertig und trocken, Einguss frei, Gießplatz eben, Werkzeuge vorgewärmt, Zuschauer und Kinder weit weg. Gib den sortierten, trockenen Schrott in einen Tiegel, der für Metallschmelze gemacht ist, und lege weitere Stücke erst nach, wenn sie am Ofenrand gut vorgewärmt sind.

Auf der Schmelze bildet sich Krätze, eine Schicht aus Oxiden und Verunreinigungen. Die BDG-Richtlinien beschreiben, wie sie in Gießereien von der Schmelzoberfläche abgezogen wird; Oxide in der Schmelze verschlechtern Gussgefüge und Festigkeit. Zieh die Krätze mit einem trockenen, vorgewärmten Löffel ab, kurz bevor du gießt.

Gieße zügig, gleichmäßig und ohne Spritzen in den Einguss, bis der Speiser voll ist. Die Richtlinien zählen Verwirbelungen beim Füllen und Oxidbildung zu den Fehlerrisiken beim Gießen. Lass das Teil in der Form abkühlen, bevor du den Sand entfernst, und fasse es erst mit Zange und Handschuh an – heißes Aluminium glüht nicht und sieht kalt aus. Speiser und Einguss trennst du danach ab und schmilzt sie beim nächsten Mal wieder ein.

Rechtslage heute: Rauch, Feuer, Reste

Eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz brauchen Anlagen zum Schmelzen von Nichteisenmetallen wie Aluminium nach der 4. BImSchV erst ab einer Schmelzkapazität von 2 Tonnen am Tag. Ein Tiegelofen im Garten liegt weit darunter. Frei von Pflichten ist er nicht: Nach § 22 BImSchG muss auch eine nicht genehmigungsbedürftige Anlage so betrieben werden, dass vermeidbare schädliche Umwelteinwirkungen verhindert werden. Für private Anlagen gilt das für Luftverunreinigungen und Lärm – also genau für den Rauch aus lackiertem oder öligem Schrott.

Was nach dem Gießen übrig bleibt – Krätze, verbrannte Reste, verschmutzter Sand – darfst du nicht einfach im Garten vergraben. Nach § 28 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes dürfen Abfälle zur Beseitigung nur in dafür zugelassenen Anlagen behandelt, gelagert oder abgelagert werden. Frag die Abfallberatung deines Kreises, wo du solche Reste abgeben kannst.

Offenes Feuer und Brandschutz regeln Länder und Gemeinden unterschiedlich; frag vor dem ersten Guss bei deiner Gemeinde nach. Bei Trockenheit gilt besondere Vorsicht, denn Funken und verschüttetes Metall können einen Flächenbrand auslösen – was dann zu tun ist, steht im Artikel über Waldbrand.