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Leichtbau-Gipfel 2019

Leichtbau im Auto mit Stahlwerkstoffen

| Autor/ Redakteur: Hartmut Hammer / Thomas Günnel

Konstruktiver oder Material-Leichtbau? Der schwedische Stahlhersteller Svenskt Stal AB (SSAB) macht beides. Unter dem Namen „Docol“ hat SSAB ein Portfolio an Stahlwerkstoffen speziell für die Automobilindustrie aufgelegt – und stellte sie beim »Leichtbau-Gipfel« in Würzburg vor.

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Thomas Müller (r.), Head of Business Development Automotive, Division Europe beim Stahlhersteller SSAB, stellte auf dem Leichtbau-Gipfel Stahlsorten speziell für die Automobilindustrie vor.
Thomas Müller (r.), Head of Business Development Automotive, Division Europe beim Stahlhersteller SSAB, stellte auf dem Leichtbau-Gipfel Stahlsorten speziell für die Automobilindustrie vor.
(Bild: Stefan Bausewein)

Der schwedische Stahlhersteller SSAB wirbt vor allem mit der Umweltbilanz seiner hoch-, höher- und höchstfesten Stähle. Nach Angaben von Thomas Müller, Head of Business Development Automotive, Division Europe, fallen in den Stahlwerken der SSAB etwa zwei Kilogramm CO2 bei der Produktion von einem Kilogramm Stahl an.

In den Stahlwerken der EU sind es etwa sieben Prozent mehr CO2, in Nordamerika elf Prozent mehr und bei den großen Stahlproduzenten China und Indien sogar 26, beziehungsweise 42 Prozent mehr. Noch eklatanter ist der Vergleich von Stahl zu anderen Leichtbau-Werkstoffen. „Bei der Produktion von einem Kilogramm Aluminium fallen durchschnittlich elf bis zwölf Kilogramm CO2 an, bei kohlefaserverstärkten Werkstoffen 21 bis 23 und bei Magnesium sogar bis zu 45 Kilogramm CO2“, beschrieb Müller in seinem Vortrag auf dem Leichtbau-Gipfel.

Stahl ist günstiger

Auch unter Kostengesichtspunkten sieht SSAB den Werkstoff Stahl vorn und verweist auf eine Studie von BMW. Dort wurde ermittelt, dass ein Kilogramm Karosseriegewicht mit Stahl etwa fünf Euro kostet, mit Aluminium etwa zehn Euro, mit Magnesium mehr als 15 und mit Kohlefaser-Werkstoffen bis zu 25 Euro.

Den Einsatz der passenden Stahlgüten bei Fahrwerksanwendungen sieht Müller differenziert: so zeigen warmgewalzte Stähle mit höherer Steifigkeit naturgemäß eine höhere Energieaufnahme und geringere Ermüdungsneigung als warmgewalzte Stähle mit geringerer Steifigkeit. Allerdings sind die steiferen Stahlgüten in der Regel nicht so gut umformbar. Lokal kann ihre Umformbarkeit aber sehr gut sein, da manche höherfesten Stahlsorten nur eine geringe Neigung zu Kantenrissen haben. Die Ursache liegt in ihrem Gefüge begründet: So neigt ein Stahl mit feiner perlitischer Struktur viel weniger zu Rissen, zeigt eine gute lokale Umformbarkeit und bildet sehr gute Schnittkanten aus.

Gute lokale Umformbarkeit

Mit diesem Wissen hat SSAB beispielsweise bei einem warmgewalzten Stahl der Güte HR700LA die Mikrostruktur verfeinert. Mit dieser perlitischen Struktur zeigt die neue Stahlgüte HR700HE vor allem an den Umformkanten und Schnittradien eine viel geringere Rissneigung als bisher, Stichwort: lokale Umformbarkeit. Hinzu kommt die gute globale Umformbarkeit des sehr verbreiteten Werkstoffs, der damit neue Anwendungsfelder erschließt, so Müller.

Für den Crashschutz von Batterien in Elektrofahrzeugen hat SSAB ebenfalls ein Werkstoff- und Geometriekonzept erdacht. Auf Basis der Stahlgüte „CR330Y590DT-DH“ hat man eine Batteriewanne entwickelt, die aufgrund der guten Dehnungseigenschaften des Werkstoffs an den Kanten leckagefrei ist. Als intrusionsmindernder Schutz ist ein Rahmen aus einem höchstfesten martensitischen Stahl mit 1.700 Megapascal Festigkeit um die Wanne angebracht. Diese rollgeformten Rahmenprofile werden auch als Querträger unter dem Wannenboden integriert und sorgen dort für mehr Quersteifigkeit.

Um auch die Kräfte von Aufprallszenarien unter verschiedenen Winkeln aufnehmen zu können, sind zusätzlich Verbindungselemente aus etwas weicheren Stahlgüten zwischen Schweller und Batteriewanne integriert, die für eine bessere Lasteinleitung sorgen. Insgesamt wiegt dieses Batteriegehäuse-Konzept etwa 75 Kilogramm. Es stößt laut SSAB auf großes Interesse nicht nur bei deutschen OEMs, sondern vor allem bei chinesischen Automobilherstellern.

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Über den Autor

Thomas Günnel

Thomas Günnel

Redakteur/Fachjournalist, Redaktion AUTOMOBIL INDUSTRIE