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Autobauer kämpfen mit Rohren um jedes Gramm

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Rohre aus Hochmanganstählen ermöglichen 200 bar mehr Einspritzdruck

Zum Produktbereich geschweißte Rohre gehöre das so genannte Varid-Konzept, bei dem Rohre mit variabler Wanddicke durch einen Ziehvorgang hergestellt werden können. Bei rohrbasierten Stabilisatoren lassen sich damit Gewichtseinsparungen von bis zu 50 % gegenüber Vollstäben erreichen, heißt es bei Benteler. Des Weiteren seien erste Schweißversuche mit Hochmanganstählen mit extremem Umformvermögen durchgeführt worden. Sie zeigten, dass Rohre aus solchen Werkstoffen grundsätzlich herstellbar sind. Mögliche Einsatzgebiete seien demnach Crash-Struktur-Bauteile im Pkw. Bei nahtlosen Rohren konnte Benteler laut Tube-Mitteilung dank eines neuen Werkstoffes und der Optimierung der Prozessroute den möglichen Systemdruck bei Dieseleinspritzrohren für eine Pkw-Abmessung um rund 200 bar steigern.

Neuartiger Stahl vereint hohe Festigkeit und hohe Duktilität

Ein ähnlich konzernübergreifenden Projekt wie Thyssenkrupp verfolge auch die Salzgitter AG mit ihrer Initiative Automotive. Mitte des Jahres präsentierte das Unternehmen aktuelle Entwicklungen zum Thema Leichtbau, darunter neue Stahlwerkstoffe, kaltgezogene nahtlose und geschweißte Präzisionsstahlrohre sowie Konzepte vom Prototypen- und Werkzeugbau bis hin zum fertigen IHU-Bauteil.

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Als neuartigen Werkstoff mit überragenden Eigenschaften bezeichnet Salzgitter den HSD-Stahl (High Strength and Ductility). Der Eisen-Mangan-Aluminium-Silizium-Stahl soll hohe Festigkeiten bei gleichzeitig hoher Duktilität bieten und eigne sich sowohl zur Herstellung von Warm- und Kaltband als auch von geschweißten Präzisionsstahlrohren. Während die hohe Festigkeit eine Reduzierung der Blechdicke und damit Leichtbauanwendungen erlaubt, steht die hohe Dehnung für sehr gute Umformeigenschaften sowie die Bauteil- und Funktionsintegration, also für komplexe Bauteilgeometrien, wie es heißt. Beide Eigenschaften zusammen ermöglichten ein hohes Energieaufnahmevermögen bei crashrelevanten Bauteilen.

Ein sehr gutes Umformverhalten soll eine neue Generation von Dualphasenstählen aufweisen, die als Alternative für mikrolegierte Stähle insbesondere bei kritischen Umformoperationen bezeichnet werden. Geeignet seien diese Stähle unter anderem für Bauteile mit anspruchsvollem Umformgrad, zum Beispiel Dachrahmen, sowie für Bauteile mit Anforderungen an hohe Streckgrenzen und Bauteile mit besonderen Crashanforderungen.

Bauteilangepasste Auslegung spart viel Gewicht

Als nach eigenen Angaben führender Anbieter von Präzisionsstahlrohren in Europa bietet Salzgitter ein breites Spektrum individuell entwickelter Bauteile für den automobilen Leichtbau. Ein Beispiel für das Potenzial bei bauteilangepasster Auslegung ist laut Tube-Mitteilung ein Stabilisator, der in Vollmaterialausführung bei 22 mm Durchmesser und 1400 mm Länge über 4 kg wiegt. Ein gleich langer Stabilisator aus einem Präzisionsstahlrohr mit 23,5 mm Durchmesser und 3,5 mm Wanddicke wiege dagegen weniger als 2,5 kg , also rund 40 % weniger.

Auch bei Getriebewellen lassen sich mit Präzisionsstahlrohren im Vergleich zum Vollmaterial Gewichtseinsparungen erzielen, wie es heißt. Hier nenne Salzgitter Werte zwischen 20 und 50 %. Dazu kämen bei einem optimierten Rohrherstellungsprozess Kosteneinsparungen, unter anderem aufgrund eines verringerten Fertigungsaufwandes und des reduzierten Materialverbrauches.

Präzisionsstahlrohre für Dieseleinspritzleitungen kommen dem Trend im Motorbau zu höheren Einspitzdrücken bei Dieselmotoren entgegen, heißt es weiter. Durch eine ganzheitliche Werkstoff- und Prozessentwicklung sei es möglich, Einspritzleitungsrohre zu bauen, die bei gleichen Abmessungen und Wanddicken eine 20 % höhere Druckbelastung aushalten.

Ein großes Potenzial böten auch HFI-geschweißte Präzisionsstahlrohre aus HSD-Stahl. Die hohe Bauteilfestigkeit bei gleichzeitig hoher Bruchdehnung solcher Rohre mache sie im Automobilbereich geeignet für crashrelevante Bauteile zur Energieabsorption. Die hohe Restumformbarkeit wiederum lasse sich gut bei der Weiterverarbeitung mittels Umformprozessen bei hochfesten Bauteilen nutzen.

Ein weiteres Leichtbaukonzept stelle das TDT-Verfahren (Tailor Drawn Tubes) dar, das eine flexible Anpassung der Wanddicken von Rohrkörpern an die Belastung erlaubt. Der dafür entwickelte Ziehprozess garantiere gleichbleibend homogene mechanische Eigenschaften über die Bauteillänge. Das Potenzial zur Gewichtsreduktion liegt laut Salzgitter je nach Ausgangskonstruktion bei rund 20 %.

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 Stéphane Itasse

Stéphane Itasse

MM MaschinenMarkt