ThyssenKrupp Leichtere Bauteile mit Hoch-Mangan-Stählen

Redakteur: Dietmar Kuhn

Mangan ist ein sogenanntes Übergangsmetall, steht im Periodensystem in der Gruppe 7, Periode 4 und Block d. Es trägt das Symbol Mn. Mit der Entwicklung eines Hoch-Mangan-Stahls hat sich die ThyssenKrupp-Tochter Hoesch befasst und diesen im Markt platziert. Er ist leicht und soll sich gut umformen lassen. Bauteile daraus kommen vor allem im Fahrzeugbau zum Einsatz.

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Neuer Werkstoff: Hoch-Mangan-Stahl, der wegen seiner hohen Energieabsorbtion beispielsweise eine Crashbox im Fahrzeug effektiv schützt.
Neuer Werkstoff: Hoch-Mangan-Stahl, der wegen seiner hohen Energieabsorbtion beispielsweise eine Crashbox im Fahrzeug effektiv schützt.
(Bild: ThyssenKrupp)

Die ThyssenKrupp-Tochter Hoesch Hohenlimburg hat einen neuen Hoch-Mangan-Stahl entwickelt und im Markt vorgestellt. Dieser lässt sich nach Aussagen der Experten gut umformen und behält auch nach starker Verformung eine hohe Restduktilität. Dadurch können Bauteile aus dieser speziellen Legierung leichter und damit kostengünstiger hergestellt werden. Diese Eigenschaften wirken sich positiv beispielsweise bei Sitzkomponenten wie Rückenlehnen und Crash-Boxen in Pkw aus, aber auch bei gepanzerten Limousinen oder Geldtransportern. Hoesch Hohenlimburg ist mit dieser neuen Stahlsorte nun in die Serienproduktion gegangen. Bei Kunden befinden sich derzeit mehr als zehn Anwendungen mit Hoch-Mangan-Stahl in der Erprobung.

Geldtransporter müssen gut geschützt sein. Bislang setzt man daher auf Sicherheitsstähle, die noch einmal gesondert gehärtet werden: Prallen beispielsweise Geschosse auf den Wagen, zersplittern sie und werden als Querschläger abgelenkt. Einen Stahl, der die Fahrzeuge auf andere und effektivere Weise schützen soll, haben die Stahlkocher nun mit dem Hoch-Mangan-Stahl entwickelt. Seine Schutzwirkung basiert auf einem neuartigen Prinzip: Die Projektile prallen nicht ab, sondern werden aufgefangen – beinahe wie von einem Airbag. Der Stahl lässt sich zudem gut umformen, ohne dabei spröde oder brüchig zu werden. Im Gegenteil, er zeigt auch nach starker Verformung zu komplexen Bauteilen eine hohe Restduktilität. „Der Stahl kann bei geringerer Dicke eine viel höhere Belastung aushalten als konventioneller Panzerstahl, und das ganz ohne Härtung. Fahrzeugsicherungen können so viel dünnwandiger und kostengünstiger konstruiert werden“, sagt Dr. Andreas Tomitz, Teamleiter der Produkt- und Prozessentwicklung bei Hoesch Hohenlimburg. Nur eineinhalb Jahre, nachdem das erste Versuchscoil aus Hoch-Mangan-Stahl erzeugt wurde, ist dieses Produkt jetzt verfügbar.

Der Hoch-Mangan-Stahl bietet wesentliche Vorteile im Vergleich mit herkömmlichen hochfesten Stählen. Zum einen im Kostenbereich: Da das Material bei Umformung noch fester wird, eignet es sich im Fahrzeugbau beispielsweise zur Integration der Crash-Boxen in den Stoßfänger. Bauteile können also in der Produktion zusammengefasst werden. Weitere Vorteile liegen im Leichtbau: Komplexe Bauteile wie geschmiedete Achsenelemente können leichter und damit auch kostengünstiger hergestellt werden. Produktentwickler Maximilian Nagel ergänzt: „Unser neuer Hoch-Mangan-Stahl leistet einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz, da durch leichtere hochfeste Werkstoffe CO2-Einsparungen in der Automobilindustrie möglich sind.“ Aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten lassen sich bis zum Jahr 2019/20 geschätzt rund 20.000 t der neuen Stahlsorte pro Jahr absetzen.

Die Eigenschaften des Hoch-Mangan-Stahls reichen weit über die seiner Vorläufer hinaus. Das erreichten die Teams des Bereichs Technologie & Innovation von ThyssenKrupp Steel Europe unter anderem über die chemische Zusammensetzung des Stahls. Zudem lässt sich der Werkstoff auch mit seinem hohen Mangananteil von 19 % im konventionellen Strangguss erzeugen und bis zur Kaltbandstufe auf konventionellen Anlagen von ThyssenKrupp Steel Eu-rope verarbeiten. „Neuentwicklung und Herstellungsverfahren haben wir im Januar 2014 für ThyssenKrupp Steel Europe patentieren lassen, sodass jetzt eine Menge neuer Anwendungsfelder denkbar ist“, erläutert Projektkoordinator Dr. Harald Hofmann.

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