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Laserverfestingen

Lokale Verfestigung von Stahlblechen als Leichtbautechnik

| Autor/ Redakteur: Markus Wagner / Dietmar Kuhn

Leichte und zugleich unfallsichere Autos bauen – das muss sich nicht ausschließen. Mit einer neuen Leichtbautechnik lässt sich dieser Anspruch jetzt erfüllen. Damit kann nicht nur der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden, sondern gleichzeitig auch die Herstellungskosten.

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Bild 1: Eigenschaften von Karosseriebauteilen lassen sich durch eine Laserverfestigung verbessern: Im Crashtest wird geprüft, wie stark sich das Beispielbauteil unter einer Biegebelastung deformiert.
Bild 1: Eigenschaften von Karosseriebauteilen lassen sich durch eine Laserverfestigung verbessern: Im Crashtest wird geprüft, wie stark sich das Beispielbauteil unter einer Biegebelastung deformiert.
( Bild: IWS )

Die Automobilbranche muss umdenken: Nachdem jahrelang immer schwerere Autos gebaut wurden, müssen Fahrzeuge künftig leichter werden sowie ihren Verbrauch und CO2-Ausstoß senken. Eine Möglichkeit, den Verbrauch zu senken, ist der Leichtbau. Die Sicherheit der Fahrzeuginsassen darf darunter aber nicht leiden.

Bisher besteht die Fahrzeugkarosserie überwiegend aus einer homogenen Stahlblechkonstruktion mit konstanten Bauteilblechdicken.

Die Blechdicke sollte nicht überdimensioniert sein

Besonders lokal beanspruchte Bauteile werden allerdings häufig überdimensioniert, weil die Wandstärke entsprechend der höchsten lokalen Belastung ausgelegt werden muss. Das heißt, in niedrig belasteten Bereichen ist die Blechdicke höher als erforderlich, was ein unnötig hohes Bauteilgewicht zur Folge hat. Zudem setzt die Branche verbreitet preisintensive hochfeste Stahlbleche ein. Derzeit muss also stets ein Kompromiss zwischen Bauteilmasse, Bauteilkosten und Crashsicherheit eingegangen werden.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS haben jetzt eine Leichtbautechnik entwickelt, mit der sich die Fahrzeugmasse senken und gleichzeitig eine ausreichende Crashsicherheit garantieren lässt (Bild 1). Sicherheit und Leichtbau erweisen sich dabei nicht als Widerspruch. Um die Eigenschaften von Karosseriebauteilen präziser auf die wirkenden Belastungen abzustimmen, verfolgen die Ingenieure einen neuartigen Ansatz: die lokale Laserverfestigung. Dabei setzen die Experten auf kostengünstige, niedrigfeste Stahlbleche mit minimierter Wanddicke. Diese werden lediglich in den stark beanspruchten Bereichen lokal verfestigt. Hierfür führen die Experten einen fokussierten Laserstrahl über die Oberfläche des unbehandelten Blechs.

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