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 % |
Dichte von Kupfer, Messing und Stahl: 8,96, 8,44 und 7,85 g/cm³
Die Tabelle oben beantwortet die Frage für die Werkstoffe, die wir am häufigsten fahren; entscheidend ist, was die Zahl im Projekt bewirkt. Kupfer hat 8,96 g/cm³ und Messing 8,44, gegen 2,70 bei Aluminium: Dasselbe Volumen Kupfer wiegt 3,3-mal so viel. Baustahl hat 7,85, Edelstahl 304 hat 8,00 - ein Stahlteil ist also rund 2,9-mal so schwer wie das Aluminiumteil. Das ist kein Grund, einen Werkstoff zu meiden; es ist ein Grund, die Dichte in die Kalkulation zu nehmen, bevor die Zeichnung festliegt.
- Kupfer, C11000 - 8,96 g/cm³, 3,3-mal Aluminium. Kupferteile werden meist wegen der Leitfähigkeit oder der Optik gewählt, nicht wegen des Gewichts: Ein Rohlingsvolumen von 1.000 cm³ wiegt 8,96 kg statt 2,70 kg in Aluminium, und diese Differenz landet bei jeder Lieferung in der Frachtzeile. Siehe ist Kupfer magnetisch.
- Messing, CuZn37 - 8,44 g/cm³, 3,1-mal Aluminium. Messing ist der übliche Werkstoff für gedrehte Sensoranschlüsse und Sechskantmuttern, und diese Teile werden häufig nach Gewicht eingekauft - die Dichte ist damit Teil des Preises. Siehe Messing oder Bronze.
- Baustahl, DC01 - 7,85 g/cm³. Stahl ist die Bezugsspalte in der Tabelle oben: Die Aluminiumzeilen stehen dort als Prozentwert davon, und 7,85 ist die Zahl, mit der jede Gewichtsrechnung im Blech beginnt.
- Edelstahl 304 - 8,00 g/cm³. Etwas schwerer als Baustahl und die Sorte, aus der die meisten tiefgezogenen Sensorgehäuse entstehen; ein Wechsel von Aluminium auf Edelstahl ändert das Gewicht des Gehäuses damit um fast das Dreifache.
- Aluminiumlegierungen - 2,68 bis 2,81 g/cm³. Die Spanne zählt bei gewichtsbegrenzten Teilen: Dieselbe Geometrie ist in 7075 rund 4 % schwerer als in 6061.
Sichtbar wird die Differenz bei Fracht und Handling. Luftfracht wird nach Volumengewicht abgerechnet, ein Kupfer- oder Messingteil zahlt seine Dichte also bei jeder Sendung: Ein 500-g-Halter aus Aluminium wiegt in Messing 1,56 kg. Wo die Zeichnung den leichteren Werkstoff zulässt, ist das eine echte Einsparung; wo sie es nicht zulässt - Leitfähigkeit, Verschleiß, eine magnetische Anforderung - ist die Dichte schlicht ein Materialkostenanteil und gehört ins Angebot.
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 |
Kernpunkt
Für die erste Gewichtsrechnung gilt 2,70 g/cm³ für Aluminiumlegierungen, 2,68 für 5052 und 2,81 für 7075 sowie 8,96, 8,44 und 7,85 für Kupfer, Messing und Stahl. Bei gezogenen Teilen vom Rohlingsvolumen rechnen, nicht vom Fertigteil - und daran denken: Ein Drittel des Stahlgewichts bedeutet auch ein Drittel der Steifigkeit.
Häufig gestellte Fragen
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.
Wie hoch ist die Dichte von Kupfer?
8,96 g/cm³ (8.960 kg/m³) für reines Kupfer C11000 - rund 3,3-mal so viel wie Aluminium und 14 % mehr als Baustahl.
Wie hoch ist die Dichte von Stahl?
7,85 g/cm³ für Baustahl wie DC01 und 8,00 g/cm³ für Edelstahl 304. Legierte Stähle liegen je nach Legierungselementen zwischen etwa 7,75 und 8,05.
Ist Kupfer schwerer als Stahl?
Ja. Kupfer hat 8,96 g/cm³ gegen 7,85 bei Baustahl, dasselbe Volumen ist also rund 14 % schwerer; Edelstahl 304 liegt mit 8,00 dazwischen.
Wie hoch ist die Dichte von Messing?
8,44 g/cm³ für CuZn37. Die Dichte von Messing steigt mit dem Zinkanteil und liegt bei den gängigen Sorten zwischen rund 8,4 und 8,7 g/cm³.
Normen und Quellen
- DIN EN 573-3 – Aluminium und Aluminiumlegierungen: Chemische Zusammensetzung und Form von Halbzeug.
- ASTM B209 – Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate.
- DIN EN 10088-1 – Nichtrostende Stähle (Werkstoffnummern für den Edelstahl-Vergleich).
- DIN EN 10025-2 – Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen.
Die Dichtewerte sind Werkstoffkennwerte bei Raumtemperatur (20 °C); Legierungszusätze verschieben sie um wenige Prozent.