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Automobil-Leichtbau

Glatter Schnitt für pressgehärtete Teile aus hochfesten Blechen

| Autor/ Redakteur: Michael Fritz und Ralf Kohllöffel / Dietmar Kuhn

Der Wunsch, Automobile leichter zu machen, der besteht immer noch. Dafür wurden hochfeste Stähle entwickelt, die im Presshärtverfahren warmumgeformt werden. Nach der Umformung ist es notwendig, die Teile schnell und sauber zu beschneiden. Der Laser scheint dafür das geeignete Werkzeug zu sein.

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Bild 1: Laseranlage zum Schneiden von Karosseriebauteilen aus pressgehärtetem Stahlblech.
Bild 1: Laseranlage zum Schneiden von Karosseriebauteilen aus pressgehärtetem Stahlblech.
( Bild: Trumpf )

Leichtbau gewinnt in der Automobilindustrie immer mehr an Bedeutung. Nicht ohne Grund, denn schließlich hilft er, den Kraftstoffverbrauch und so den CO2-Ausstoß deutlich zu reduzieren.

Laser hilft beim Bearbeiten hochfester Stähle

Eine Möglichkeit diese Effizienzsteigerung zu realisieren, sind Leichtbaukomponenten aus pressgehärtetem, warmumgeformtem Stahl. Diese Stähle haben eine sehr hohe Festigkeit und ermöglichen einen geringeren Materialeinsatz im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen. Die steifere Karosserie bietet zudem Vorteile in der Sicherheit.

Der erste hochvolumige Einsatz dieses Stahls in der Automobilindustrie erfolgte 2004 durch Volkswagen. Vor allem Strukturbauteile wie B-Säulen, Querträger, Seitenteile und Schweller werden mit diesem Verfahren hergestellt.

Die Bearbeitung dieser hochfesten Stähle stellt allerdings große Herausforderungen an die eingesetzten Werkzeuge. Die Lasertechnik bietet hier aufgrund ihrer berührungslosen Bearbeitung und der geringen thermischen Belastung der Werkstücke große Vorteile.

Pressgehärtete Karosserieteile aus Stahl 22MnB5

Die meisten pressgehärteten Karosserieteile werden aus Aluminium-Silizium-beschichtetem, borlegiertem Stahl mit der Bezeichnung 22MnB5 gefertigt. Im ersten Schritt der konventionellen Prozesskette stellt eine Stanzpresse Platinen vom Coil her. Diese Rohteile haben zunächst eine Festigkeit von 500 MPa.

Im nächsten Schritt werden sie in einer Ofenstrecke zuerst auf eine Temperatur von rund 650 °C erwärmt, um die Diffusion der Aluminium-Silizium-Beschichtung mit dem Borstahl sicherzustellen. Danach werden die Platinen auf die Austenitisierungstemperatur von circa 950 °C erwärmt. Die erwärmten Teile werden in einer Presse geformt und noch während der Formung abgeschreckt.

Werkstoff 22MnB5 erreicht Zugfestigkeit von rund 1500 MPa

Nach der Formgebung und Aushärtung erreicht der Werkstoff durch dieses Vorgehen eine Zugfestigkeit von rund 1500 MPa. In weiteren Prozessschritten erfolgen das Einbringen von Löchern und Durchbrüchen sowie der Außenbeschnitt der geformten Teile. Hierfür bietet sich eine 3D-Laserschneidmaschine an.

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