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Thyssenkrupp Steel Europe Pionierarbeit für die Autos der nächsten Generation

| Autor / Redakteur: Julia Mura / M.A. Frauke Finus

Auf der Blechexpo hat Thyssenkrupp Steel Europe letztes Jahr den Hybridwerkstoff Tribond vorgestellt. Er bietet neue Perspektiven im automobilen Leichtbau. Der aus unterschiedlichen Stahlgüten aufgebaute Verbundwerkstoff ermöglicht es, unterschiedliche, teils konträre Werkstoffeigenschaften in einem Produkt zu vereinen.

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Der aus drei Schichten aufgebaute Werkstoff Tribond besteht aus einer Kombination aus höchstfestem Stahl in der Mitte und duktilem außen.
Der aus drei Schichten aufgebaute Werkstoff Tribond besteht aus einer Kombination aus höchstfestem Stahl in der Mitte und duktilem außen.
(Bild: Thyssenkrupp )

Ein Autokauf oft ist ein Kompromiss, in dem unterschiedlichste Anforderungen an das neue Fahrzeug zum Ausgleich kommen. Preis, Sicherheit, Verbrauch, Marke, Design und viele weitere Faktoren spielen eine Rolle. Eine Umfrage des statistischen Bundesamtes aus dem Jahr 2015 offenbart, was deutschen Autokäufern beim Kauf eines Fahrzeugs wichtig ist. Ganz vorne stehen Zuverlässigkeit und Qualität. Danach, auf den Plätzen drei bis fünf, wird es konkreter: Sicherheit, Kaufpreis und Verbrauch waren für jeweils rund 90 % der Umfrageteilnehmer sehr wichtig beziehungsweise wichtig.

Das Umfrageergebnis definiert präzise die Herausforderungen, vor denen die Automobilproduzenten, Zulieferer und Werkstoffentwickler stehen: Sie müssen diese zum Teil konträren Anforderungen in Einklang bringen und in neue Modelle umsetzen. Vor allem für die Karosserie als größter zusammenhängender Baugruppe ist konsequenter und wirtschaftlicher Leichtbau mit Stahl eine Antwort auf diese Herausforderungen.

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Werkstoffkonzept der Zukunft

Die Werkstoffspezialisten von Thyssenkrupp Steel Europe haben bereits mit modernen hoch- und höchstfesten Mehrphasenstählen erhebliches Leichtbaupotenzial heben können. Nun geht der Duisburger Stahlhersteller einen Schritt weiter und leistet Pionierarbeit auf einem bislang unbekannten Terrain: Aktuell serienreif ist jetzt ein mehrschichtiger Stahlwerkstoffverbund für die Warmumformung: Tribond. Als Baukastensystem angelegt, geht zunächst mit zwei dreischichtigen Variante ins Rennen. Das revolutionäre an dem neuen Werkstoff ist der schichtige Aufbau, der völlig neue Eigenschaftsprofile ermöglicht. Bei den jetzt serienreifen Varianten Tribond 1200 und Tribond 1400, sind es ein höchstfester Stahl innen und ein verformbarer, duktiler an beiden Außenseiten. Auf diesem Weg können größtmögliche Festigkeit und hohe Duktilität in einem Bauteil realisiert werden. Mit homogenen Werkstoffen war dies bislang nicht möglich. „Wir kommen mit Tribond 1200 oder 1400 bei der Bauteilperformance in ganz neue Dimensionen“, erläutert Bernhard Osburg, Leiter Sales Automotive bei Thyssenkrupp Steel Europe. „Verglichen mit einem konventionellen höchstfesten Stahl, zum Beispiel unserem MBW 1500, erreichen wir im Bereich der Duktilität einen um bis zu 150 % vergrößerten Biegewinkel bei vergleichbaren Streckgrenzen und Zugfestigkeiten.“ Im Falle starker axialer Belastungen bei einem Aufprall, kann so höchste Festigkeit mit gleichzeitiger hoher Energieaufnahme durch Faltenbildung bei einer Verformung des Stahls kombiniert werden. Ein Plus an Sicherheit für die Fahrzeuginsassen ist das Ergebnis. Tribond eignet sich besonders für die Konstruktion von Längsträgern. Der Duisburger Stahlhersteller ist gegenwärtig das einzige Unternehmen, das maßgeschneiderte Werkstoffverbunde aus Stahl für die Warmumformung anbieten kann.

Einer der Ausgangspunkte für die Entwicklung des neuen Werkstoffes waren anstehende Herausforderungen im Automobilbau: Die Fahrzeughersteller sind gehalten, das Gewicht ihrer europäischen Flotten abzusenken, um gesetzlich vorgeschriebene CO2-Grenzwerte einzuhalten. Bernhard Osburg: „Durch viele Innovationen in den vergangenen Jahren, steht Stahl heute synonym für hoch wirtschaftlichen Leichtbau und hat auf die wesentliche Frage, wie möglichst kostengünstig Gewichts- und Performanceziele zu erreichen sind, die überzeugendsten Antworten. Hier wird gerade die Warmumformung in den kommenden Jahren weiter an Bedeutung gewinnen. Daher ist es für uns konsequent, mit der Produktneuheit Tribond das Potenzial der Warmumformung für unsere Kunden um bislang unbekannte Anwendungsfelder zu erweitern.“ Und der neue Stahl spart Gewicht und somit CO2: Durch Tribond kann eine beachtliche wirtschaftliche Gewichtsreduktion von 10 % ohne Einbußen bei der Sicherheit realisiert werden.

Hohe Prozesssicherheit

Bislang lassen sich gegensätzliche Werkstoffeigenschaften wie hohe Festigkeit und Duktilität nur über technologisch komplexe Verfahren kombinieren, beispielsweise das Tailored Tempering. „Tribond hat für die Kunden den Vorteil, dass die Komplexität zurück in den Werkstoff verlagert wird und zwar liegt diese nun bei der Herstellung der schichtig aufgebauten Brammen. Die Kunden können Tribond direkt und ohne Änderungen im vorhandenen Fertigungsprozess verarbeiten“, erläutert Osburg die Vorteile des neuen Werkstoffkonzepts.

Thyssenkrupp Steel Europe hat Tribond ist als Werkstoff-System konzipiert. Das Prinzip, einen hochfesten mit einem weichen Stahl zu verbinden, eignet sich immer dann, wenn unterschiedliche Eigenschaften von Kern und Außenlage gewünscht sind. Über die sehr flexible Auswahl der Materialien können die Eigenschaften anwendungsorientiert angepasst werden. Um das Materialverhalten im Crashfall abzusichern, hat das Duisburger Unternehmen ein Simulationsverfahren installiert, das die gewünschten Eigenschaftsprofile modellhaft vorausberechnet und prüft. Der nächste Schritt ist, Tribond ins Auto zu bringen. Gespräche mit einigen großen Herstellern laufen bereits.

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