Neue Perspektiven für Crash-Sicherheit und Produktqualität: Dünnwandige geschmiedete Bauteile in der Karosserie

30.06.2017

Das Produkt-Portfolio der Hirschvogel Automotive Group erweitert sich stetig. Eine neue Produktgruppe sind massivumgeformte Bauteile für Anwendungen in der Karosserie - aus Stahl oder Aluminium. Bauteile mit tragenden Funktionen, die Anschraubpunkte an Karosserie-Bauteilen zur

Das Produkt-Portfolio der Hirschvogel Automotive Group erweitert sich stetig. Eine neue Produktgruppe sind massivumgeformte Bauteile für Anwendungen in der Karosserie - aus Stahl oder Aluminium.

Bauteile mit tragenden Funktionen, die Anschraubpunkte an Karosserie-Bauteilen zur Verfügung stellen, werden oft als Stanzbiege-Bauteil aus Dickblech ausgeführt, an das bearbeitete Stangenabschnitte angeschweißt werden. Diese Bauweise kann einige Nachteile mit sich bringen. Blechumformvorgänge benötigen in der Regel recht weiche und duktile Werkstoffe. Selbst mit der Kaltverfestigung durch die Blechumformoperation weisen diese Bauteile im Einsatz nur geringe Festigkeiten auf, das heißt sie müssen großzügiger dimensioniert oder wärmebehandelt werden und nehmen im Crashfall nur beschränkt Energie auf. Andererseits ist die Fügeoperation mit dem Stangenabschnitt, in dem ein Gewinde eingebracht wird, oft ein Schweißverfahren. Hierbei entstehen an Stoßstellen scharfe Kerben im Gesamtbauteil, die im Crashfall schnell reißen und somit auch weniger Energie aufnehmen können. Zudem bergen Korrosionsschutzverfahren an Stößen und Ritzen immer ein Qualitätsrisiko.

Geschmiedete Bauteile in Monoblockausführung sind einteilig, nicht gefügt und verbinden hohe Festigkeiten und hohe Duktilität, die im Crashfall eine hohe Energieaufnahme erlauben. So sind Fließspannungen um 600 MPa (mit bainitischen Werkstoffen bis 800 MPa) bei Dehnungswerten um 15 % durch Warmschmieden und kontrollierte Abkühlung erzielbar. Dünne Bauteilbereiche, zum Beispiel zum Punktschweißen an Karosseriebauteilen und dicke Bauteilbereiche, in die ein Gewinde eingebracht werden kann, gehen ohne Naht und Fügestelle ineinander über. Sie bieten somit beste Voraussetzungen für den Oberflächenschutz, der durch eine anschließende elektro-chemische Beschichtung der fertigen Bauteile realisiert wird. Denkbare Anwendungen sind beispielsweise tragende Karosserie-Elemente in Hohlprofilen zur Aufnahme von Fahrwerk oder Fahrschemel.

In einem Warmschmiedevorgang wird die Bauteilform erzeugt und durch kontrollierte Abkühlung die Bauteil-Festigkeit eingestellt. Ein Vergüteprozess ist nicht notwendig, sodass keine Gefahr für Härterisse besteht. Ein nachfolgender Kalibrierprozess erzeugt dünne Bauteilbereiche mit geringer Oberflächenrauheit (Rz,max = 50 μm), um zum Beispiel punktschweißfähige Laschen mit Wandstärken von 2,5 mm und Dickentoleranzen von ± 0,2 mm darzustellen. Schließlich lassen sich durch Bohren und Gewindeschneiden oder -formen weitere notwendige Formelemente einbringen. Umformtechnisch nicht realisierbare Geometriedetails werden spanend hergestellt.

Diese für die Massivumformung neuartigen Bauteile erhöhen Crash-Sicherheit und Produktqualität und bieten neue Möglichkeiten zur Funktionsintegration in der Karosserie. Die Firma Hirschvogel hat mit den ersten Serienaufträgen den erfolgreichen Markteintritt mit Schmiedebauteilen in den Karosseriebereich geschafft. Durch das erarbeitete Know-how bei der Auslegung und Herstellung dünnwandiger geschmiedeter Karosserie-Bauteile ist Hirschvogel zukünftig in der Lage, weitere Produkte mit derart hohen Ansprüchen zu fertigen.

Bild  (Hirschvogel Automotive Group):
Geschmiedetes Verbindungsbauteil zwischen Blech-Profil-Strukturkomponenten