Leichtbau-Gipfel 2018

Thyssenkrupp: „Leichtbau hat kein Marketingproblem“

| Redakteur: Jens Scheiner

Dr. Markus Weber, CFO bei Thyssenkrupp, gab auf dem Leichtbau-Gipfel am 13. und 14. März in Würzburg einen Ausblick auf alternative Verarbeitungsprozesse für den Stahlleichtbau in der Autoindustrie.
Dr. Markus Weber, CFO bei Thyssenkrupp, gab auf dem Leichtbau-Gipfel am 13. und 14. März in Würzburg einen Ausblick auf alternative Verarbeitungsprozesse für den Stahlleichtbau in der Autoindustrie. (Bild: Stefan Bausewein)

Dr. Markus Weber referierte auf dem Leichtbau-Gipfel 2018 über verschiedene Innovationen im Stahlleichtbau. Dabei ging er in seinem Vortrag besonders auf die unterschiedlichen Werkstoffe, Oberflächen und Technologien ein.

Zu Beginn seines Vortrages nahm Dr. Markus Weber die Teilnehmer des Leichtbau-Gipfels mit in die Vergangenheit der Firma Thyssenkrupp. Er zeigte anhand eines Zeitstrahls die unterschiedlichen Entwicklungsstufen des Stahleichtbaus und ging dabei unter anderem auf die Hybridwerkstoffe und die Produkte des Zulieferers ein. Jeder dieser Werkstoffe muss den unterschiedliche Anforderungen der Automobilindustrie gerecht werden: Hierbei spielen die Themen Insassensicherheit, Elektrifizierung, Kosten, Prozessstabilität und Umweltverträglichkeit/Recycling nach wie vor eine wichtige Rolle.

Gerade beim Thema Insassensicherheit dominieren laut Weber hoch- und höchstfeste Stähle, sowohl die warm- als auch die kaltumgeformten: „Selbst aluminiumintensive Strukturen gehen auf diese Produkte zurück, weil die Branche erkannt hat, dass dies die wettbewerbsfähigste und technisch sinnvollste Materialvariante ist.“ Auch bei der E-Mobilität gerade beim Elektromotor sei nach Ansicht von Weber der Werkstoff Stahl sehr gut geeignet, da hier andere Anforderungen als bisher zum Tragen kommen. „Insbesondere die Kombination von dünnsten Materialblechstärken bis 0,2 Millimeter in Kombination mit hohen Siliziumanteilen für die magnetischen Eigenschaften, sowie erhöhte Festigkeitsanforderungen aufgrund der höheren Rotationsgeschwindigkeiten“, spielen laut Weber hier eine entscheidende Rolle.

„Leichtbau muss sich neu orientieren“

In Sachen Wirtschaftlichkeit ist Weber überzeugt, „dass Leichtbau kein Marketingproblem hat, sondern sich neu orientieren muss in einem Spannungsfeld wie es sich heute darstellt.“ Dieses Spannungsfeld ist zum einen ein ressourcenschonender Einsatz des Werkstoffes sowie eine kostengünstige Produktion und Verarbeitung. Außerdem muss der Werkstoffkreislauf geschlossen sein, damit am Ende das Material wieder recycelt werden kann. Und was besonders wichtig ist sind funktionale Eigenschaften, die der Kunde direkt erkennt. Allerdings organisiert laut Weber der Kunde diese möglichen Kaufattribute zur Zeit anders, dennoch ist er gespannt, ob sich dies in Zukunft ändert.

Anschließend ging er auf die Technologien und Einsatzgebiete der Warm- und Kaltumformung ein. Bei der Warmumformung sind laut Weber Gewichtseinsparungen um bis zu elf Prozent möglich und das bei steigender Festigkeit. Außerdem habe Thyssenkrupp bei dem Werkstoff MBW eine neue Festigkeitsstufe mit 1.900 Megapascal (MPa) erreicht, dadurch lassen sich die Blechdicken noch einmal reduzieren. Teile mit dieser Festigkeit eignen sich besonders für Querträger im Fahrzeug.

Oxid-Schicht gegen Wasserstoffeintrag

Für die Warmumformung nutzt der Zulieferer unter anderem den neuentwickelten Werkstoffverbund „Tribond“. Dies ist ein Drei-Schicht-Verbund bei dem die Kernlage aus warmumgeformten Stahl besteht. Hierbei kombiniert und verbindet der Zulieferer konträre Werkstoffeigenschaften, erhöht damit gleichzeitig den Biegewinkel und erweitert zudem die Warmumformung für axial crash-beanspruchte Bauteile. Da bei der Warmumformung Temperaturen um bis zu 920 Grad erreicht werden, hat Thyssenkrupp eine neue Oberflächenschicht entwickelt, die das Material bei der Verarbeitung schützen soll. Diese chemische Zusammensetzung soll den Wasserstoffeintrag in das Bauteil um bis zu 40 Prozent verringern, in dem es eine dünne Oxidschicht während des Warmumformprozesses bildet.

Danach ging Weber auf die Vorteile und Neuentwicklungen bei der Kaltumformung ein. Hier lassen sich bis zu neun Prozent Gewicht einsparen und auch bei diesem Verfahren hat Thyssenkrupp sein Portfolio weiterentwickelt. Beispielsweise die Dualphasenstähle DP-K mit neuen Freiheitsgraden für Body in White-Anwendungen. Dieser Werkstoff ist besonders für das Chassis sowie für anspruchsvolle Fahrwerksanwendungen geeignet, da auch hier die Festigkeit nochmals erhöht wurde. Mit kaltumgeformten Stählen lassen sich zudem neue Anwendungsbereiche wie Batteriegehäuse als ideales Anwendungsgebiet von Festigkeiten mit mehr als 1.000 MPa erschließen.

Das neue Smartformverfahren

Abschließend ging Weber auf das neue Smartform-Verfahren ein, das ein Umformverfahren zur Verarbeitung von Festigkeiten größer als 600 MPa darstellt. Es erlaubt ein nahezu rückfederungsfreies Umformen höchstfester Stähle – unabhängig von Chargen-und Werkzeugeinfluss bei gleichbleibender Bauteilqualität. Mit diesem Verfahren lassen sich laut Weber durchschnittlich bis zu 15 Prozent Materialersparnis aufgrund effizienterer Materialausnutzung durch Verwendung von Minimalformplatinen realisieren. Außerdem ist eine zusätzliche Blechdickenoptimierung möglich. Durch „Frontloading“ in der Prozessentwicklung, insbesondere durch abgesicherte Simulationen, entsteht dabei laut Weber eine Reduzierung des Einarbeitungsaufwandes im Werkzeughochlauf, dadurch erfolgt der Serienanlauf wesentlich unproblematischer. Außerdem wird bereits eine Endform in der Platine eingesetzt, die der Form des Bauteils entspricht. Durch den maximalen Entfall des Hartbeschnittes am umgeformten Bauteil, wird nach Ansicht von Weber die Verarbeitung von höchstfesten Stählen dadurch wesentlich vereinfacht. „Wir glauben, dass das Smartformverfahren ideal geeignet ist für die Verarbeitung von hochfesten Werkstoffen insbesondere für U-artige Profile“, resümiert Dr. Markus Weber.

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