Einsatz von höherfesten Stählen in der Fahrzeug-
karosserie

"Der Griff nach den Sternen"

In Zeiten sehr anspruchsvoller Kunden, wird es für die Automobilhersteller schwieriger sich im Wettbewerb zu behaupten. Neben Markenimage, Ausstattung und Design sind sicherheitsrelevante Aspekte ein entscheidender Faktor beim Fahrzeugkauf. Für den Kunden sichtbare und erlebbare Fortschritte im Bereich der Fahrzeugsicherheit sind aktive Systeme zur Verbesserung der Fahrdynamik wie Dynamic Drive oder Active Body Control.

Im Bereich der Crash-Sicherheit sind in den letzten Jahren große Entwicklungsschritte zu verzeichnen. Diese Innovationen erkennt der Kunde indirekt über das "Star-Rating" beim EuroNCAP. Dieser Faktor hat beim Kampf um die Gunst des Kunden einen immer höheren Stellenwert erlangt. Die Automobilindustrie hat diesen Trend erkannt und in den letzten Jahren den "Krieg um die Sterne" entfacht.

Die hohen Anforderungen, die solche Tests an ein Fahrzeug stellen, erfordern kontinuierliche Weiterentwicklung. Hierbei reicht es nicht mehr aus, punktuell Einzelkomponenten in der Karosseriestruktur zu betrachten. Vielmehr wird ein ganzheitlicher Ansatz gewählt. Synergien von Einzelteilen und Strukturgruppen werden zu einem Gesamtkonzept vereint.

Parallel zu dieser Entwicklung im Bereich der Fahrzeugsicherheit sind bei den Automobilherstellern die Vorgaben zur Gewichtsreduzierung der Rohkarosserie gestiegen. Ein Auslöser hierfür sind die erweiterten Ausstattungsumfänge, die das Fahrzeuggewicht erhöhen und somit den Benzinverbrauch der Fahrzeuge steigern. Konsequenz hieraus ist die stetige Weiterentwicklung von Leichtbau-Konzepten. Dies mit den gestiegenen Anforderungen an den Insassenschutz in Einklang zu bringen, ist keine leichte Aufgabe.

Einsatzmöglichkeiten für höherfeste Werkstoffe

Im Spannungsfeld dieser scheinbar widersprüchlichen Zielvorgaben, möglichst geringes Gewicht und hohe Sicherheitsanforderungen, bietet der Einsatz von hochfesten Stahlwerkstoffen eine Lösung, die beiden Ansprüchen gerecht wird.

Im Bereich der Crashsicherheit bietet sich für hochfeste Stähle ein breites Einsatzpotential. Die vielseitige Kombination von Materialeigenschaften ermöglichen eine universelle Verwendung in der Rohbaukarosserie. Durch die unterschiedlichen Crashanforderungen der einzelnen Fahrzeugbereiche ergeben sich auch vielfältige Ansprüche an den Werkstoff. So steht in der Seitenstruktur die Bauteilfestigkeit im Vordergrund. Schwerpunkt ist hierbei die Aufnahme einer großen Menge Crashenergie auf relativ kurzem Weg. Dem gegenüber ist in der Front- und Heckstruktur die Aufnahme einer großen Menge Crashenergie auf relativ langem Weg notwendig. Dies erfordert ein Material, dass eine gute Verformbarkeit auf einem mittleren Festigkeitsniveau besitzt. Durch Auswahl der geeigneten Stahlgüte lassen sich die Eigenschaften der Fahrzeugstruktur sehr gut ergänzen und verbessern.

Bei Leichtbaukonzepten liefert hochfester Stahl eine Verbesserung der Relation zwischen Gewicht und Funktion der Bauteile. Bei Beibehaltung der Bauteileigenschaften können die verwendeten Blechdicken durch Einsatz höherer Festigkeiten reduziert werden. Neben der Gewichtsreduzierung ergeben sich durch das verringerte Materialgewicht positive Kosteneffekte.

Aufgrund dieser Vorteile wird die Verwendung von hochfesten Stahlgüten in den nächsten Jahren weiter zunehmen. Moderne Fahrzeugkarosserien sind ohne diese Werkstoffe nicht mehr vorstellbar.

Um das vollständige Potential hochfester Stähle erschließen zu können, ist jedoch ein Anpassungsprozess bei den Automobilherstellern erforderlich. Dieser Prozess beginnt bereits in der Vorentwicklung und muss bis in die Produktionsbereiche hineingetragen werden. In der Entwicklungs- und Konstruktionsphase sind weitreichende werkstoffspezifische und umformtechnische Kenntnisse über die Besonderheiten des hochfesten Stahls erforderlich. Im Gegensatz zu konventionellen Stahlwerkstoffen gibt es in diesem Bereich bis heute nur wenige Spezialisten.

Aufgrund der langjährigen Erfahrungen ist die ThyssenKrupp Umformtechnik im Werk Bielefeld-Brackwede eine der ersten Adressen für die Verarbeitung von hochfesten Güten. Die Fachkenntnisse erstrecken sich von der Bauteilauslegung , über die fertigungsgerechte Bauteilgestaltung, bis hin zum prozessstabilen Serienprodukt. Durch frühzeitige Einbindung in den Entwicklungsprozess sind wir durch fertigungsgerechtes Engineering in der Lage das komplette Potential des Werkstoffs "hochfester Stahl" zu erschließen. Bereits seit 1996 produziert die ThyssenKrupp Umformtechnik Türaufprallträger aus Martensitphasenstahl. Bezogen auf die Kaltumformung stellt dieser Werkstoff mit seiner Zugfestigkeit von 1200 N/mm² eine große Herausforderung für Presswerk und Werkzeugbau dar. Umformung, Rückfederung, Beschneidetechnik und Prozessstabilität werden von den Spezialisten aus Brackwede täglich gelebt. Hierfür stehen neben leistungsfähigen Coilanlagen bis zu 1250 Tonnen-Presskraft eine Reihe von Transferpressen mit Presskräften bis zu 3.600 Tonnen zur Verfügung. Neben der Kaltumformung wird das Fertigungsspektrum mittelfristig auch auf Warmformteile erweitert. Die Werkzeuge zur Herstellung hochfester Bauteile werden ausschließlich im werkseigenen Betriebsmittelbau hergestellt. Somit ist gewährleistet, dass die Erkenntnisse aus dem Serienprozess unmittelbar in die Bauteilentwicklung und Werkzeugkonstruktion einfließen.

Dieses Werk von ThyssenKrupp Steel ist aufgrund seiner Anlagenausstattung für die Verarbeitung von hochfesten Werkstoffen bestens ausgerüstet. Den Beweis hierfür liefern Millionen von Türaufprallträgern und B-Säulen-Verstärkungen die bis heute an die Automobilhersteller ausgeliefert wurden. Das komplette Know How des Werkes Brackwede kommt bei der gemeinsamen Projektdurchführung mit den Fahrzeugherstellern in vollem Umfang zum Tragen. Beginnend bei der Bauteilauslegung, über die Betriebsmittelerstellung bis hin zur Serienlieferung auf bekannt hohem Qualitätsniveau. Durch die enge Kooperation mit dem führenden Entwickler von hochfesten Stahlgüten, der ThyssenKrupp Stahl AG, sind wir auch für kommende Herausforderungen bestens aufgestellt.