Seit vielen Jahrzehnten wird in Ranshofen, einem Stadtteil von Braunau am Inn, sehr erfolgreich Aluminium produziert. Am Standort der Austria Metall AG (AMAG) wurde stets auch Forschung und Entwicklung betrieben. Aus dieser Tradition schöpft das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen, das Mitte der 1990er-Jahre aus der Forschungsabteilung der AMAG entstand und als 100-Prozent-Tochter des AIT Austrian Institute of Technology Teil des Center for Transport Technologies ist.

Dem Wachstum des Instituts Rechnung tragend, bezog das LKR im Sommer 2026 einen Neubau im Industriepark Braunau-Neukirchen, in dem nun alle Teile des LKR an einem Standort tätig sind. Dort stehen dem rund 70 Personen umfassenden LKR-Team modernste Forschungs-Infrastrukturen zur Verfügung, die optimale Voraussetzungen für die weitere Entwicklung der Forschungsaktivitäten schaffen – um an Innovationen für den Leichtbau der Zukunft zu arbeiten.

Eingebettet in die Vision des Centers, in einer ganzheitlichen Betrachtung emissionsarme Technologien für den Personen- und Gütertransport zu entwickeln, steht am LKR der Leichtbau im Zentrum der Aktivitäten: Die LKR-Expert:innen entwickeln hochwertige Leichtmetalllegierungen, nachhaltige Verarbeitungsprozesse und funktional integrierte Leichtbaukomponenten.

Das erfordert einerseits die Entwicklung von nachhaltigen und effizienten Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen, um den Energieverbrauch bereits in der Produktion drastisch reduzieren zu können. Andererseits müssen hochwertige Leichtmetalllegierungen den Erfordernissen für den Einsatz in höchst beanspruchten Bauteilen, z. B. in der Elektromobilität, gerecht werden. Aluminium und Magnesium sind außerdem wertvolle Recycling-Materialien und bieten einen attraktiven Anreiz zur wirtschaftlichen Wiederverwertung.

Dank eines gesamtheitlichen Forschungsansatzes, der durch Simulationsmethoden unterstützt wird, entstehen neue Technologien wie etwa die drahtbasierte Additive Fertigung von Leichtmetallen sowie innovative Gieß- und Umformungsprozesse. Basierend auf diesen neuen Methoden sowie auf Know-how in der gesamten Verarbeitungskette und bei der Leitung internationaler Forschungsprojekte finden die vom LKR entwickelten Leichtbaukomponenten breite Anwendung in den Bereichen Automotive sowie Luft- und Raumfahrt.

Die Arbeit am LKR ist in vier Forschungsfelder gegliedert, die jeweils über eine erstklassige Forschungsinfrastruktur und Pilotanlagen verfügen.

Im Bereich „Advanced Forming Processes and Components“ geht es insbesondere um innovative Lösungen für die ressourcen- und energieeffiziente Verarbeitung von Leichtmetallen. Die Ziele sind dabei zum einen effizientere, stabilere, produktivere und kostengünstigere Umformverfahren und zum anderen der optimale Einsatz moderner Werkstoffe. Zur Lösung der Herausforderungen gibt es eine hochspezialisierte Forschungsinfrastruktur etwa für das Strangpressen, Schmieden und Tiefziehen auf halbindustriellen Anlagen und zur vorgelagerten Wärmebehandlung. Ergänzt wird dies durch Materialcharakterisierung, Bewertung von Schäden und numerische Simulation von Umformprozessen.

• Ein aktuelles Projekt widmet sich dem hochinteressanten Leichtbau-Werkstoff Titan. Im Rahmen des Projektes „Titania“ hat das LKR einen technologischen Durchbruch in der Umformung von Titanblechen (Ti-6Al-4V) erzielt: Durch ein neuartiges Tiefziehverfahren unter 500 °C können erhebliche Energie- und Zeitersparnisse erreicht werden. Ein entsprechendes Patent steht kurz vor der Erteilung.
• Die Digitalisierung metallurgischer Prozesse steht im Zentrum des COMET-Projekts „ProMeTheus“ (Production and processing of metals for high-performance, energy efficiency, environmental protection and sustainability). Unter der Leitung des LKR forscht ein breit aufgestelltes Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern an einer ganzheitlichen Integration digitaler Tools, wie etwa automatische Bildverarbeitung und hybride Modellbildung, zur Lösung metallurgischer Herausforderungen. Der Fokus liegt dabei auf der Steigerung der Effizienz, Nachhaltigkeit und Robustheit von Prozessen in der metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie.
• Welche neuen Möglichkeiten die Digitalisierung eröffnet, wurde bereits im System DATA BRATA gezeigt. Dabei handelt es sich um eine Art „digitales Sinnessystem für die Produktion“ – um eine mobile Daten- und KI-Plattform, die Qualität früh sichtbar und Prozesse messbar effizient macht. Das modulare System integriert Datenanalyse und maschinelles Lernen direkt in industrielle Prozesse. Als Function-as-a-Service (FaaS) und Research-as-a-Service (RaaS) soll DATA BRATA insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) ermöglichen, datengetriebene Qualitäts- und Effizienzsteigerungen ohne hohen Implementierungsaufwand zu realisieren.

Im Forschungsfeld „Casting Processes for High Performance Materials“ stehen kosteneffiziente Gießprozesse von Leichtmetallen im Zentrum. Seit über 25 Jahren forscht das LKR an der Entwicklung neuer Aluminium- und Magnesiumlegierungen sowie deren Verarbeitung in verschiedenen Gießprozessen – wie etwa Strangguss, Formguss oder Sandguss. Bei der Material- und Prozessentwicklung wird jeder Verarbeitungsschritt von der Idee bis zum serientauglichen Bauteil betrachtet, um kosteneffiziente Lösungen für die hohen Qualitätsansprüche zu entwickeln. Dies reicht von einer anwendungsorientierten Legierungsentwicklung über Kennwertcharakterisierung und metallographischen Untersuchungen bis hin zu Bauteilentwicklung, Prozessentwicklung (inkl. Simulation) und Werkzeugentwicklung.

• Eine vielversprechende Technologie ist das sogenannte „Semi-Solid-Gießen“. Dabei wird eine Aluminiumlegierung nicht wie beim herkömmlichen Druckgießen vollständig flüssig verarbeitet, sondern in einem Zwischenzustand: teils fest, teils flüssig – mit einer breiartigen Konsistenz. Durch die niedrigere Temperatur verringern sich die Turbulenzen beim Füllen einer Form, was sich in einer verbesserten Gussqualität und geringeren Porosität äußert. Zudem erlaubt das Verfahren eine Minimierung des Energiebedarfs und weitere Kostensenkungen durch eine reduzierte thermische Belastung der Werkzeuge.
• Im großen EU-Projekt RecAL (Recycling technologies for circular ALuminium) arbeiten die LKR-Forscher:innen an innovativen Recycling-Technologien für Aluminium sowie an einer digitalen Plattform für eine kreislauforientierte Aluminiumwirtschaft in Europa. Aluminium-Recycling benötigt nur fünf Prozent der Energie der Primärherstellung. Da Aluminiumabfälle derzeit mit verschiedensten Elementen legiert sind, die praktisch nicht voneinander trennbar sind, führt die gängige Praxis zwangsläufig zu Downcycling und weniger verwertbaren Ausgangsstoffen. Ein digitales Cockpit, der RecAL Hub, soll künftig Lieferanten, Käufer und Technologiedienstleister vernetzen und so Recyclat-Ströme mit deutlich höheren Reinheiten ermöglichen. Zudem werden Legierungen mit höherer Verunreinigungstoleranz entwickelt, ohne die Eigenschaften zu beeinträchtigen.
• Ein großer Schritt Richtung Kreislaufwirtschaft in der Automobilindustrie ist das EU-Projekt Digi4Circular: Simulationsplattformen unterstützen datenbasiert die gesamte Prozesskette, von der Auswahl des Recyclingmaterials über die Legierungsentwicklung bis zur Bauteilauslegung. So lässt sich die Recyclingfähigkeit bereits in einer frühen Entwicklungsphase berücksichtigen – ohne Kompromisse bei Qualität und Sicherheit. Je nach Schrottzusammensetzung werden passende Legierungen optimal eingesetzt. Und durch schnelle Lebenszyklus- und Kostenanalysen werden ökologische wie ökonomische Auswirkungen sichtbar gemacht. Zentral ist dabei die Einführung Digitaler Produktpässe, die Materialflüsse entlang der Wertschöpfungskette dokumentieren und Transparenz sowie Rückverfolgbarkeit sicherstellen.

Das LKR hat in jüngster Zeit eine international führende Rolle beim sogenannten „Wire-based Additive Manufacturing“ – kurz: WAM – eingenommen. Dabei handelt es sich um eine spezielle Technik des 3D-Drucks mit Metallen. Bei der drahtbasierten Additiven Fertigung wird herkömmliches Standardschweißequipment so adaptiert, dass damit eine Bauteilherstellung durch direkten schichtweisen Metallauftrag aus Schweißdrähten bei vergleichsweise hohen Aufbauraten möglich wird.

• Im neuen WAM Prototyping Lab können große 3D-Bauteile aus Schweißdrähten auf Basis von Metalllegierungen, beispielsweise Aluminium- und Magnesiumlegierungen, material- und energieeffizient sowie hochqualitativ, kosten- und zeiteffizient gefertigt werden. Verarbeitet werden sowohl Standardschweißzusätze auf Aluminium- und Magnesiumbasis als auch hauseigen hergestellte Sonderdrähte.
• Im Projekt „We3D“ im Rahmen des österreichischen Kompetenzzentrenprogramms COMET (Gesamtvolumen: rund 5,3 Mio. Euro) wird die drahtbasierte Additive Fertigung in vielerlei Hinsicht vorangetrieben. Ziel ist es, die WAM-Technologie für neue Anwendungen in unterschiedlichsten Industriefeldern – wie etwa dem Automobilsektor, der Luft- und Raumfahrt oder dem Maschinenbau – weiterzuentwickeln.
• Eine konkrete Anwendung sind Leichtbau-Aluminium-Tanks für Flüssigwasserstoff für die Luftfahrt. Dafür ist Edelstahl als Tankmaterial zu schwer – Aluminium bietet sich als geeigneter Strukturwerkstoff an, um Gewicht zu reduzieren. Im Forschungsprojekt „LH2-WAM-Tank“ werden kritische Komponenten untersucht und ein fehlerfreies Funktionsmuster hergestellt. Dadurch sollen das Potenzial von WAM demonstriert, die Möglichkeiten der Funktionsintegration in den Tank gezeigt und eine signifikant gesteigerte Speicherdichte für den LH2-Tank erreicht werden.

Simulationen können dabei helfen, Prozesse und Bauteilverhalten zu verstehen und teure Versuche zu reduzieren oder ganz einzusparen. Die Expertise der LKR-Forscher:innen im Forschungsfeld „Numerical Simulations of Lightweight Components“ reicht von anwendernahen Simulationen über die Entwicklungen von neuen Simulationsmethoden bis hin zur Erforschung von grundlagennahen Ansätzen – immer mit dem Fokus und in Abstimmung mit den Prozessen und Komponenten der Endanwender.

• Ein Beispiel ist das Projekt metaFacturing, das die Produktion von Metallteilen durch vollständige Digitalisierung der Prozesskette transformieren will. Es zielt auf resilientere Produktionsprozesse durch optimierte Prozessparameter, auf die Unterstützung des Personals bei komplexen Prozessen sowie auf geringere Produktionskosten und weniger Ausschuss, indem Bauteile mit Spezifikationsabweichungen vorausschauend vermieden werden. Im Mittelpunkt steht ein gemeinsam mit Industriepartnern entwickelter „digitaler Zwilling“, der Prozessdaten effektiv nutzt, um Anlageneffizienz und Produktqualität zu verbessern. Durch das Einbringen aller verfügbaren Datenströme fördert metaFacturing intelligente Fertigungsprozesse und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Partner.
• Im Projekt opt1mus steht die Prozessoptimierung im Aluminiumstrangguss durch digitale Assistenzsysteme im Zentrum. Cyber-Physische Systeme (CPS) können die Energieeffizienz der Prozesse erheblich verbessern. Bisher erfordert die Suche nach den richtigen Prozessparametern für hochwertige Bauteile langjährige Erfahrung und aufwendige Versuche – mit digitalen Zwillingen von Produktionsanlagen lassen sich diese virtuell durchführen. Das spart Zeit und Energie und vermeidet gefährliche Arbeitsbedingungen beim Testen neuer Legierungen oder Prozesse. Zugleich unterstützen Assistenzsysteme die Gießer:innen durch intelligente Vorschläge direkt am Human Machine Interface (HMI), wodurch der Prozess einfacher, effizienter und tatsächlich besser wird.

Zu diesen vier Forschungsfeldern gesellen sich noch zwei Bereiche im Sinne von Querschnittsmaterien hinzu:

Im Bereich Legierungsentwicklung arbeiten LKR-Teams an neuen Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen, die der rapiden technologischen Entwicklung in der Mobilität gerecht werden. Dies betrifft einerseits Materialeigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Fügbarkeit und Crash-Verhalten und andererseits die Verarbeitbarkeit der Legierungen durch Prozesse wie Strangpressen und Tiefziehen.

• Ein Beispiel ist die Entwicklung brandbeständiger Magnesiumlegierungen. Magnesium ist noch leichter als Aluminium, war aber wegen seiner Oxidationsneigung und leichten Entflammbarkeit für viele Anwendungen nicht geeignet oder erlaubt. In mehreren Forschungsprojekten arbeiten die Forscher:innen an Legierungen mit besonders hoher Oxidationsresistenz – mit dem Ziel, einen allgemeinen Lösungsansatz zu finden, mit dem sich sämtliche Legierungen durch gezielte Modifikation der chemischen Zusammensetzung verbessern lassen. So wurden bereits schwer entflammbare Alternativen zu den klassischen Gusslegierungen AZ91 und AM60 gefunden, die die gängigen Bestimmungen der Luftfahrt hinsichtlich Brandbeständigkeit erfüllen.
• Ein weiterer Schwerpunkt am LKR sind maßgeschneiderte metallische Legierungen für die drahtbasierte Additive Fertigung (WAM). Obwohl das Verfahren einem Schweißprozess ähnelt, unterscheiden sich seine Prozesscharakteristika deutlich vom konventionellen Schweißen – vor allem bei Wärmeeintrag, Temperaturen samt Expositionszeiten und Abkühlraten. Daher wurden Methodiken entwickelt, die ein prozessbezogenes Screening neuartiger Legierungen hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit bei optimalen mechanischen Eigenschaften erlauben. Darauf aufbauend lassen sich vielversprechende Legierungskandidaten auswählen.

Weiters betreibt das LKR eine Materialprüfstelle: Mit modernen Methoden wird ein vollständiges Verfahrensspektrum zur Gefüge-, Werkstoff- und Prozesscharakterisierung angeboten. Das umfasst insbesondere mechanische Werkstoffprüfungen, Differenzielle Thermoanalyse (DSC), Dauerfestigkeitsprüfungen, makro- und mikroskopische Gefügeuntersuchungen, Analysen mit Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop und Oberflächencharakterisierung.