Automotive
Hochfeste Leichtbaulösungen für Autos
22. August 2017
Hochfeste Leichtbaulösungen für Autos
3 Minuten Lesezeit
Volkmar Held
Als freier Autor berichtet Volkmar Held für voestalpine über Themen, die bewegen. Die inhaltlichen Schwerpunkte seiner Storys reichen von der Archäometallurgie bis zu Zukunftstechnologien.
Der Anteil an Leichtbaukomponenten im Automobilsektor wächst stetig. voestalpine sichert sich mit ihrer Entwicklungsstrategie und bahnbrechenden Prozessen wie phs weltweit eine führende Position.
Automobiler Leichtbau war nicht nur auf der 11. voestalpine-Synergieplattform in Spielberg eines der beherrschenden Themen. Experten wie Ingo Olschewski von der Forschungsgesellschaft für Kraftfahrtwesen mbH, Aachen/fka verwiesen in einer Diskussionsrunde auf aktuelle Studien, die dem Stahl auch weiterhin eine bedeutende Rolle im Automobilbau der Zukunft zumessen. Umwelt- und Effizienzforderungen bestimmen die Trends zur Gewichtsoptimierung im Fahrzeugbau, so Olschewski.
Klar ist jedoch: Wachstum steckt vor allem in den automobilen Leichtbau-Ausführungen dieses Werkstoffs. Die Beratungsagentur Berylls sieht im Zeitraum 2012 bis 2025 eine Verfünffachung des Leichtbau-Marktes auf ca. 100 Milliarden Euro – bei gleichzeitigem Rückgang des Einsatzes konventioneller Stahllösungen (vgl. Beryll Strategy Advisors, 2013).
voestalpine ist für die Zukunft bestens gerüstet, denn neben dem Bereich der E-Mobilität stellt der Leichtbau-Sektor (Light weight design/LWD) eines der strategischen Wachstumsfelder im Bereich Automotive dar.
Leichtbau-Lösungen bei voestalpine
Die leichten, jedoch höchstfesten Komponenten leisten einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit und Nachhaltigkeit der Premium-Automobilindustrie. „Wir befassen uns auf dem Gebiet der Stähle für Leichtgewichtdesign mit zwei unterschiedlichen Ansätzen“, erläuterte Andreas Pichler (F&E voestalpine Stahl GmbH) auf der Synergieplattform. Zum einen gelte es höchstfeste Stähle weiter zu entwickeln, die wie z. B. advance high strength high ductility Stähle (ahss-hd), mit außergewöhnlicher Umformbarkeit für das Kaltumformen aufwarten. Für die unterschiedlichen Warmumformprozesse (z. B. phs-ultraform®, phs-directform®, phs-multiform und phs-rollform®) seien zum anderen Werkstoffkonzepte zu entwickeln, die auf die jeweiligen Prozessbedingungen maßgeschneidert sind. Dabei werden Festigkeiten bis 2.000 MPa angezielt. Durch diese hohen Festigkeiten der Werkstoffe können die Materialdicke und damit das Gewicht von Bauteilen reduziert werden – bei gleicher oder sogar höherer Bauteilfestigkeit. Damit kann voestalpine weitere leistbare Leichtbaulösungen anbieten.
"Mit der gleichen Drahtstärke, mit der man früher ein Puch 500 mit 500 kg heben konnte, kann man mittlerweile ein Auto mit 1.800 kg aufheben. Das heißt, wir haben eine Verdreifachung der Festigkeit. Dem zufolge eine Verdreifachung der Leistung des Werkstoffes, und das hilft uns bei der Energieabsorption und bei der Crashperformance extrem."
Gesteigerte Anforderungen an Material
Auch die Multimaterialkompetenz der voestalpine-Divisionen zeichnet sich im LWD aus. Karl Radlmayr, F&E-Leiter Metal Forming Division, erklärt: „Viele Premiumhersteller bauen in ihren Spitzenprodukten auf und mit Aluminium, vor allem bei Außenhaut und Anbauteilen. Dank der Kompetenz unserer Gesellschaften sind wir auch hier bestens aufgestellt. Mehr noch, durch die Kombination anderer Materialien mit hochfestem Stahl bieten wir innovative Lösungen für den Leichtbau.“
Die Hersteller vertrauen weiterhin vor allem höchstfesten Komponenten aus Stahl. Spitzenwerte, z. B. im Crashverhalten, bieten warmumgeformte Komponenten aus phs-ultraform® und phs-directform®. Auch der Mega-Trend „Elektrifizierung des Antriebs“ benötigt die Assistenz hochfester Stahlanwendungen: Befestigung und Schutz großer Batteriepakete in Elektroautos verlange dringend nach dem Know-how des leichten, hochfesten – und nicht zuletzt kostengünstigen Werkstoffs, betonte Radlmayr.
Der Forschungsleiter der Metal Forming Division kann von 28 Projekten berichten, die derzeit im LWD-Bereich bearbeitet werden. Dazu gehören selbstverständlich auch die Weiterentwicklung der Prozesse für die Presshärtung von Stählen sowie die Einbindung der neuen Möglichkeiten aus dem Additive Manufacturing, dem „3D-Druck mit Metallen“.
Leitbau-Angebote der voestalpine (Auswahl)
- Kaltumformung:
- Höchstfeste Mehrphasen-Stähle (Dualphasen, Complexphasen und TRIP-Stähle)
- ahss High-Ductility-Stähle
- Höherfeste Güten für Anbauteile („Hang-on Parts“: Türen, Klappen …), z. B. Bake-Hardening, Dualphasen- und auch HD-Stähle in Außenhautqualität.
- Warmumformung
- phs-ultraform® und phs-directform®
- phs-rollform®
- Tailored Property Parts: Komponenten mit Zonen unterschiedlicher Festigkeit, bzw. auf Basis lasergeschweißter Platinen mit unterschiedlichen Blechdicken, -festigkeiten.
- Multimaterial-Komponenten
- Hybridplatinen (z. B. Stahl-Aluminium)
- Stahl-CFK-Hybride (tiefgezogen, rollgeformt)
- Tailored Tubes:
- Rohre und Profile mit variablen Wandstärken und -festigkeiten
- Über die Länge variable Querschnitte
Links:
Hochfest und leicht: Gewichtsparende Bauweisen mit Stahl im Mittelpunkt der Diskussion auf der 11. voestalpine-Synergieplattform
Volkmar Held