Das Automobil bewegt die Stahl-Innovation

VDI nachrichten, Düsseldorf, 5.11.04 – In den Straßenfahrzeugbau gehen 30 % des deutschen Stahlabsatzes. Bei den Pkw werden die höchsten Anforderungen gestellt; doch Kunststoff und Leichtmetall gewinnen Marktanteile. Dieser Herausforderung stellt sich die Stahlindustrie durch verbesserte Werkstoffe und Verarbeitung. ThyssenKrupp z.B. de-investiert bei Special Materials, so dass der Fokus bald endgültig auf Flachstahl in den Business Units Carbon Steel und Stainless Steel liegen wird.

Bei modernen Autokarosserien hat sich eine Mischbauweise aus Stählen, Leichtmetallen und Kunststoffen durchgesetzt, wobei der Anteil der beiden letzteren Werkstoffgruppen nach wie vor zunimmt. Doch das hohe Festigkeitspotenzial des Stahls setzt sich immer wieder durch. Schließlich kann bei Verwendung eines doppelt oder gar fünffach festeren Werkstoffs das Gewicht eines Bauteils bei gleicher Belastbarkeit entsprechend gesenkt werden.
Schon Mitte der 90er-Jahre startete die Stahlbranche eine Studie zur Entwicklung einer Stahlkarosserie „Ultra Light Steel Auto Body“, die das Potenzial von Stählen höherer Festigkeit aufzeigte. Diesen Weg setzte die Branche seither konsequent fort und entwickelte in den letzten Jahren zahlreiche neue hoch- und höchstfeste Blechwerkstoffe, die inzwischen auch für den Einsatz im Automobil qualifiziert wurden.
Während frühere Karosseriestähle Festigkeitswerte von oft nur etwa 180 bis 200 N/mm2 aufwiesen, stehen heute Bleche zur Verfügung, deren Festigkeit teils um ein Mehrfaches darüber liegt. Zu den wichtigsten Entwicklungen der Stahlbranche gehören dabei die „neuen“ hochfesten Stähle mit Zugfestigkeiten bis zu 980 N/mm2. Dabei gelang es, nicht nur die Festigkeit, sondern zugleich auch die Zähigkeit und damit die Umformbarkeit anzuheben. Grundlage der verbesserten Eigenschaften ist die gezielte Einstellung bestimmter Gefügezustände bzw. Verhältnisse zwischen Phasen.
So verdanken Dualphasenstähle (DP) ihre Eigenschaften einem Mischgefüge aus den beiden Bestandteilen Ferrit und Martensit, während das besonders gute Umformvermögen der Trip-Stähle (Transformation Induced Plasticity) auf einem gewissen Anteil an Austenit im Gefüge beruht, der sich erst bei der Verformung zu Martensit umwandelt. Geht es dagegen vor allem um höchste Festigkeit, so empfehlen sich die Martensitphasenstähle, deren hochfestes Gefüge durch schnelle Abkühlung erzielt wird.
Ein typisches Fortschrittsbeispiel von der Messe Euroblech vorige Woche in Hannover: Das Stahlinformationszentrum SIZ von Wirtschaftsvereinigung Stahl und VDEh in Düsseldorf zeigte eine modulare Kfz-Tür. Beim Außenteil, das mit zwei integrierten Seitenaufprallträgern versehen ist, kommt der hochfeste Dualphasenstahl DP 500 mit einer Zugfestigkeit von 500 N/mm2 zum Einsatz.
Dies machte es möglich, eine Blechdicke von nur noch 0,48 mm vorzusehen, weit weniger als bei anderen Teilen dieser Art bisher üblich. Zudem wurde bei dieser Lösung eine besonders rationelle Montagevariante gefunden: Während das Außenteil mit dem Scharnier schon beim Karosserierohbau eingesetzt wird und somit durch die Lackieranlage laufen kann, wird das Innenmodul separat mit fahrzeugspezifischer Ausstattung versehen und erst bei der Montage mit dem Außenteil zusammengebaut.
Für ein Verbindungsteil kommt sogar ein Trip-Stahl mit einer Festigkeit von 700 N/mm2 zum Einsatz. Im Vergleich zu einer konventionellen Autotür bringt diese innovative Lösung rund 1,2 kg weniger auf die Waage.
Dank seiner guten Eigenschaften avancierte Stahl auch zum unverzichtbaren Bestandteil einer breiten Palette an Verbundwerkstoffen. „Ein Verbund leistet mehr als jeder seiner Grundbestandteile allein“, erläutert Dr. Matthias Köhler von der Abteilung F & E beschichtete Werkstoffe der Wickeder Westfalenstahl GmbH. Das Unternehmen ist Spezialist für Walzplattieren, bei dem Bänder aus zwei, drei oder auch noch mehr unterschiedlichen Werkstoffen unlösbar miteinander verbunden werden. Somit kann z.B. die Festigkeit oder das Umformvermögen von Stahl mit der Korrosionsbeständigkeit und dem niedrigen Gewicht von Aluminium und seinem Reflexionsvermögen kombiniert werden. Aus dem Dreifach-Verbund Feran (Al-Stahl-Al) entstehen z.B. Teile für Schalldämpfer, die das übrige Fahrzeug vor Hitze schützen.
Branchentreff für die Blechverarbeiter war vorige Woche die Messe Euroblech vom 26. bis 30. Oktober in Hannover. 61 000 Besucher begutachteten bei 1332 Aussteller aus 31 Ländern, was sich aus Blech herstellen lässt. 69 % der Aussteller planen schon jetzt eine Beteiligung an der nächsten Messe vom 24. bis 28. Oktober 2006 wieder in Hannover. KLAUS VOLLRATH/KÄM