Aluminium ist der Werkstoff, zu dem ein Konstrukteur greift, wenn Gewicht zählt, und die Zahl hinter dieser Entscheidung ist die Dichte: 2,70 g/cm³ für reines Aluminium gegenüber 7,85 g/cm³ für Stahl und 8,96 g/cm³ für Kupfer. Rund ein Drittel von Stahl, Teil für Teil – aber nur, wenn das Teil dafür ausgelegt ist, denn Aluminium hat auch nur ein Drittel der Steifigkeit.
Wie hoch ist die Dichte von Aluminium?
Reines Aluminium hat bei Raumtemperatur eine Dichte von 2,70 g/cm³ (2.700 kg/m³ oder 0,098 lb/in³). Handelsübliche Legierungen liegen je nach Zusatz zwischen etwa 2,63 und 2,85 g/cm³: 5052 bei 2,68, 6061 bei 2,70, 3003 bei 2,73 und 7075 bei 2,81. Das Gewicht eines Teils erhält man, indem man das Volumen in cm³ mit der Dichte multipliziert – ein Zuschnitt von 1.000 cm³ in 6061 wiegt 2,70 kg, derselbe Zuschnitt in Stahl 7,85 kg. Die Dichte ändert sich mit Temperatur und Zustand geringfügig, aber nicht so weit, dass es für Teilegewicht, Packlisten oder Frachtberechnungen eine Rolle spielt.
Dichte der Legierungen, die auf Zeichnungen stehen
| Werkstoff | Dichte (g/cm³) | kg/m³ | Im Vergleich zu Stahl |
|---|---|---|---|
| Aluminium 1050 (rein) | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminium 3003 | 2,73 | 2.730 | 35 % |
| Aluminium 5052 | 2,68 | 2.680 | 34 % |
| Aluminium 6061 | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminium 6082 | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminium 7075 | 2,81 | 2.810 | 36 % |
| Stahl (Baustahl, DC01) | 7,85 | 7.850 | 100 % |
| Edelstahl 304 | 8,00 | 8.000 | 102 % |
| Kupfer C11000 | 8,96 | 8.960 | 114 % |
| Messing (CuZn37) | 8,44 | 8.440 | 108 % |
Von der Dichte zum Teilegewicht
Gewicht ist Volumen mal Dichte, und bei einem gestanzten oder gezogenen Teil kommt das Volumen aus dem Zuschnitt und nicht aus der fertigen Geometrie: Blechdicke mal abgewickelte Fläche, abzüglich des abgetrennten Verschnitts. Deshalb sind Materialausnutzung und Gewicht dasselbe Gespräch. Bei einem flachen Teil ist das schnelle Kopfrechnung; bei einem gezogenen Gehäuse lohnt die Rechnung vom Zuschnitt, weil die Wand dünner und der Flansch dicker wird und das fertige Teil nicht genau so viel wiegt wie der Zuschnitt. Siehe Blechdicke und Gauge-Umrechnung, wenn die Zeichnung noch in Gauge bemaßt ist.
Was die Dichte von Aluminium bringt – und was nicht
- Gewicht: ja – ein Drittel der Masse bei gleichem Volumen; deshalb gewinnt es im Transport, bei Handgeräten und überall, wo oft gehoben wird.
- Steifigkeit: nein – der E-Modul liegt bei etwa einem Drittel von Stahl, ein durchbiegungsbegrenztes Teil braucht also oft einen dickeren Querschnitt oder eine Rippe, und der Gewichtsvorteil schrumpft.
- Fracht und Verpackung – ein leichteres Teil ist günstiger zu versenden, und die Frachtersparnis ist echtes Geld bei Programmen mit Luftfracht.
- Thermisches Verhalten – Aluminium leitet Wärme besser als Stahl und dehnt sich stärker aus; beides zählt bei einem Gehäuse, das einen Sensor auf Temperatur halten soll.
- Preis pro Kilogramm – Aluminium kostet pro Kilogramm mehr als Stahl; die Ersparnis muss also aus Gewicht, Korrosionsbeständigkeit oder Prozess kommen, nicht aus dem Materialpreis.
Häufige Umrechnungen
| Einheit | Aluminium | Stahl |
|---|---|---|
| g/cm³ | 2,70 | 7,85 |
| kg/m³ | 2.700 | 7.850 |
| lb/in³ | 0,098 | 0,284 |
| lb/ft³ | 169 | 490 |
| kg pro m² bei 1 mm Dicke | 2,70 | 7,85 |
Key point
Für jede erste Gewichtsrechnung mit Aluminiumlegierungen 2,70 g/cm³ verwenden, und 2,68 für 5052 oder 2,81 für 7075, wenn die Zeichnung die Legierung nennt. Bei gezogenen Teilen vom Zuschnitt und nicht vom Fertigteil rechnen – und daran denken, dass ein Drittel des Stahlgewichts auch ein Drittel der Stahlsteifigkeit bedeutet.
Frequently asked questions
Wie hoch ist die Dichte von Aluminium in kg/m3?
2.700 kg/m³ für reines Aluminium. Handelsübliche Legierungen liegen etwa zwischen 2.630 und 2.850 kg/m³.
Ist Aluminium leichter als Stahl?
Ja, dem Volumen nach: 2,70 g/cm³ gegenüber 7,85 g/cm³ für Baustahl, ein identischer Vollquerschnitt wiegt also etwa ein Drittel. Ein auf Steifigkeit ausgelegtes Teil kann schwerer werden als das ideale Verhältnis vermuten lässt, weil Aluminium auch weniger steif ist.
Wie hoch ist die Dichte von Aluminium 6061?
2,70 g/cm³, für Gewichtsrechnungen praktisch identisch mit reinem Aluminium.
Wie berechne ich das Gewicht eines Aluminiumteils?
Multiplizieren Sie das Volumen in cm³ mit 2,70 für reines Aluminium oder 6061, oder mit der Dichte der auf der Zeichnung genannten Legierung. Bei Blechteilen von der Zuschnittfläche mal Dicke ausgehen.