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Karosserie-Stahlleichtbau Pilotanlage für steifigkeitsoptimiertes Sandwichmaterial

| Autor/ Redakteur: Bernd Overmaat / Dietmar Kuhn

Die Thyssen-Krupp Steel Europe AG baut in Dortmund eine Pilotanlage für steifigkeitsoptimiertes Sandwichmaterial. Mit diesem Werkstoff hat das Unternehmen eine neue Alternative für den automobilen Leichtbau entwickelt. Er eignet sich für großflächige Außenhaut- und Innenteile der Fahrzeugkarosserie und konkurriert mit Aluminium. Anwendern verspricht der Werkstoff ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis.

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Einsatzmöglichkeiten eines neuen Sandwichwerkstoffes von Thyssen-Krupp sind vor allem in der Automobilkarosserie gegeben. Bild: TKS
Einsatzmöglichkeiten eines neuen Sandwichwerkstoffes von Thyssen-Krupp sind vor allem in der Automobilkarosserie gegeben. Bild: TKS
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine Modullösung aus steifigkeitsoptimiertem Sandwichmaterial, so hat es sich Thyssen-Krupp Steel Europe zum Ziel gesetzt, soll mindestens 30% weniger kosten und dabei höchstens 10% schwerer sein als eine vergleichbare Aluminiumlösung. Das Material besteht je nach Variante aus zwei 0,2 bis 0,25 mm dünnen Stahldeckblechen und einem 0,4 bis 1 mm starken Polymerkern. Der Kern ist schubsteif mit den stählernen Deckblechen verklebt.

Sandwich-Werkstoff kaum dicker als Bleche

Das Material lässt sich individuell auf die jeweiligen Bauteilanforderungen auslegen, etwa durch Deckbleche unterschiedlicher Güte oder Dicke. Die Steifigkeit kann durch Variation des Polymerkerns bei geringer Gewichtszunahme beeinflusst werden. Dabei ist der Sandwichverbund insgesamt nur geringfügig dicker als die bislang für die Karosserieaußenhaut eingesetzten monolithischen Bleche.

Aus Leichtblech lässt sich eine Vielzahl von Automobilbauteilen von der Reserveradmulde, der Stirnwand oder dem Boden bis hin zu Dächern, Türen, Motorhauben und Heckklappen fertigen. Insgesamt, so hat man bei Thyssen-Krupp Steel Europe errechnet, geht es um ein Potenzial von rund 80 kg pro Fahrzeug.

Großtechnische Produktion des Sandwich-Werkstoffs geplant

Die geplante Pilotanlage soll den Weg zur großtechnischen Produktion des steifigkeitsoptimierten Sandwichmaterials ebnen. Sie ist so konzipiert, dass mit ihr neben Prototyp-Bauteilen auch Kleinserien gefertigt werden können. Mit der Anlage wollen die Entwickler von Thyssen-Krupp Steel Europe den Herstellungsprozess absichern und die Verfahrens-parameter für verschiedenste Leichtblech-Varianten entwickeln.

Wie vielversprechend der steifigkeitsoptimierte Sandwichwerkstoff ist, zeigt ein Anwendungsbeispiel: Eine Dachaußenhaut aus einem 1,05 mm dicken Stahl-Sandwichblech mit 0,20 mm Stahldeckblech-Innenseite, 0,60 mm Polymerkern und 0,25 mm Stahldeckblech-Außenseite bietet im Vergleich zu einem 0,75 mm starken, aus monolithischem Stahl gefertigten Bauteil eine Gewichtsersparnis von 33%. Der asymmetrische Aufbau mit dem dickeren Außenblech sorgt dafür, dass die Anforderungen für Hagelschlag erfüllt werden.

Sandwich-Werkstoff ermöglicht über 38% Gewichtseinsparung

Dank der hohen Steifigkeit des Sandwichblechs kann man auf den Einbau eines von mehreren Dachspriegeln komplett verzichten, sodass der Gewichtsvorteil der Sandwichmodullösung auf 38% ansteigt. Außerdem bringt das steifigkeitsoptimierte Sandwichmaterial körperschalldämpfende Eigenschaften mit, sodass sich auch beim sogenannten Akustikpackage des Fahrzeugs Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung ergeben.

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