Stahl-Werkstoffe Anwendungstechnik macht neue Prozesse industrietauglich

Redakteur: Dietmar Kuhn

Stähle zu erzeugen, ist eine Sache, nach Applikationen zu suchen und sie anwendbar machen etwas anderes. Genau damit befasst sich die Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechnik in Duisburg. Fahrzeugtechnik, Karosserieplanung, Umformanalyse, Umformtechnik, Fügetechnik, neue Verarbeitungstechniken sowie Technikintegration sind nur einige der Betätigungsfelder. Die Kundenunterstützung reicht noch weiter.

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Im Dienste der Stahlanwendung: Dipl.-Ing. Oliver Hoffmann, Leiter Simultaneous Engineering/Anwendungstechnik/Vertrieb/Engineering – Division Auto bei der Thyssen-Krupp Steel AG in Duisburg, erklärt die aus hochfestem Stahl warmgeformte B-Säule im Automobil. Bild: Kuhn
Im Dienste der Stahlanwendung: Dipl.-Ing. Oliver Hoffmann, Leiter Simultaneous Engineering/Anwendungstechnik/Vertrieb/Engineering – Division Auto bei der Thyssen-Krupp Steel AG in Duisburg, erklärt die aus hochfestem Stahl warmgeformte B-Säule im Automobil. Bild: Kuhn
( Archiv: Vogel Business Media )

Wenn die Experten bei Thyssen-Krupp Steel neue Werkstoffe entwickeln, dann greifen sie meist auf die Erfahrung und das Wissen der Anwendungstechniker zurück. „Wir sind hier im Bereich der Anwendungstechnik, einer TKS-Organisationseinheit, die dem Vertrieb/Engineering angegliedert ist“, erläutert Dipl.-Ing. Oliver Hoffmann, Leiter Simultaneous Engineering/Anwendungstechnik (V/E 7) Vertrieb/Engineering – Division Auto.

Eine ellenlange Abteilungsbezeichnung. Da muss man sich nur V/E 7 merken. Denn dahinter verbergen sich die hochinteressanten und spannenden Aktivitäten der Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechnik:

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  • Fahrzeugtechnik,
  • Karosserieplanung,
  • Umformanalyse und Werkstoffbeschreibung,
  • Umformtechnik,
  • Strahl- und Sensortechnik,
  • Fügetechnik,
  • neue Verarbeitungstechniken,
  • Technologiekooperationen und
  • Technik-Integration.

„Was“, stellt einer die Frage, „Sie befassen sich auch mit der Umformtechnik?“ „Ja, genauer gesagt entwickeln wir diese weiter“, sagt Hoffmann und fährt fort, „wir optimieren und entwickeln sogar ganz neue Verfahren“, und lenkt die Aufmerksamkeit auf die neue T3-Technologie.

Leichtbau-Profile mit fast 25% weniger Gewicht

„Die Idee“, erklärt er, „die hinter der T3-Technologie steckt, ist das Herstellen von geschlossenen komplexen Profilen, die wir als ein wesentliches Element des künftigen Automobil-Leichtbaus sehen.“ Diese Profile haben ein Gewichtseinsparpotenzial, das an die 25%-Marke heranreicht.

Gemeinsam mit Partnern entwickelt, kann die T3-Profilieranlage mit Hilfe eines Auslegers ein Hohlprofil um 90° versetzt pressen. Im Vergleich mit einer Transferpresse sind in der T3-Anlage alle typischen Arbeitsgänge integriert.

Einsatzfelder für derartige Hohlprofile sind Längsträger, A-Säulen, Crashboxen und Querträger, die als Tailored-Blank-Lösung aus hochfestem Dualphasenstahl DP-W 600 hergestellt werden.

Automobilforschung kommt Radfahrern und Fußgängern zugute

Ein weiteres Beispiel stellt das neue Motorhaubenkonzept dar. „Der Insassenschutz“, so Hoffmann, „hat ja bereits ein hohes Niveau erreicht. Doch die Schutzmaßnahmen für den Radfahrer oder Fußgänger lassen sich noch effektiver gestalten.“ Dort gilt es auch eine entsprechende EU-Richtlinie in die Praxis umzusetzen.

Thyssen-Krupp Steel hat diesbezüglich ein Konzept aus Stahl entwickelt, das den Anforderungen der entsprechenden Richtlinie gerecht wird. „Das Besondere an diesem Konzept ist seine wabenförmige Struktur des Hauben-Innenbleches, die wir auf Basis einer existierenden Serienhaube entwickelten“, erläutert der Forschungsingenieur.

Wabenstruktur im Blech absorbiert Energie bei Kollision

Mit dieser gleichmäßig geordneten Wabenstruktur wird im Falle einer Kollision an jeder Stelle der Haube eine effektive Energieabsorption gewährleistet, wodurch die Beschleunigung und damit die Schwere einer möglichen Kopfverletzung extrem reduziert wird.

Schon allein die beiden dargestellten Aktivitäten der Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechniker zeigen, dass man in Duisburg nicht nur die Stahlproduktion im Auge hat, sondern auch die breite Anwendung mit innovativen Produkten. Das geht meist Hand in Hand mit dem Kunden. Deshalb spielt bei allen Thyssen-Krupp-Steel-Aktivitäten auch die Einbindung in den Kundenentwicklungsprozess immer eine entscheidende Rolle.

Dies wird insbesondere mit einem durchgängigen Betreuungskonzept unterstützt und es beinhaltet das Einbringen von Ideen zu neuen Karosserielösungen, zum Beispiel der profilintensiven Bauweise und besonders kostengünstigen, leichten Konzepten für Hang-on-Parts, die intensive Betreuung bei Fragen der Umform- und Fügetechnik bis hin zur Unterstützung der Serienproduktion im Presswerk mit modernsten Analysegeräten.

Unterstützung bei Stahl-Werkstoffen für viele Branchen

„Unser Schwerpunkt“, so Oliver Hoffmann, „liegt derzeit auf der Automobilindustrie. Aber ich bin sicher, dass wir in absehbarer Zeit auch andere Schlüsselbranchen intensiver unterstützen werden.“ Das könnte vor allem die Elektrotechnik und die Weißwarenindustrie sein. Auch dort sieht Hoffmann Lücken für neue Stahlwerkstoff-Anwendungen und den entsprechenden Entwicklungsbedarf.

„Wichtig sind für uns die Simulationstechniken“, meint Hoffmann. „Denn damit können wir dem Entwickler beim Kunden frühzeitig die Überprüfung unserer Werkstoffe ermöglichen. Das geht so, dass sie den Werkstoff erst einmal beschreiben, dann dieses Werkstoffmodell in eine Umformsimulation bringen um dann die Werkstoffeigenschaften für eine Crashsimulation und Festigkeitssimulation bringen können. Dabei arbeiten wir auch mit den Softwareentwicklern, wie etwa Autoform, eng zusammen.“

Bei allen Aktivitäten der Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechnik – Division Auto geht es darum, nicht nur als reiner Stahllieferant zu agieren, sondern innovative Stahlprodukte, Oberflächentechnologien, Umformtechniken und maßgeschneiderte Fügetechnologien zu entwickeln und diese für eine fortschrittliche Fahrzeugtechnik mit einer globalen Engineering-Dienstleistung zu unterstützen.

Neben der bereits genannten T3-Profilanlage stehen auch andere modernste Fertigungstechniken zur Verfügung. Eine davon ist eine Ziehbiegekopf- und Freiformanlage für Rohre, die von Mewag auf die TKS-Anforderungen abgestimmt wurde.

„Vor allem das Freiformbiegen ist für uns eine hochinteressante Sache“, sagt Hoffmann, „die so gebogenen Rohre können wir uns beispielsweise in der Anwendung für eine A-Säule im Karosseriebau vorstellen oder aber auch als Motorträger, oder denken Sie mal an die Treppenaufzüge für Senioren. Dort werden komplexe Führungen, also Rohre oder Profile benötigt, die man wirtschaftlich in Freiformbiegeverfahren erzeugen kann.“

Verformungsreserven beim Freiformbiegen gesucht

Bei Rohren, die beispielsweise nach dem Freiformbiegen einer weiteren Umformung unterzogen werden, ist die Crux die, dass die hoch- und höherfesten Stähle bereits vorgeformt werden. Danach müssen die Bauteile noch so viel Verformungsreserven aufweisen, dass im nächsten Schritt, eventuell beim Innenhochdruckumformen (IHU), keine Schäden auftreten oder der Werkstoff unakzeptabel geschwächt wird. Diese Verformungsreserven beim Freiformbiegen zu schaffen, erfordert besondere Erfahrung, weil die Rohre ja nicht nur linear, sondern innerhalb eines Biegeprozesses auch mit unterschiedlichen Radien gebogen werden können.

Rohre, die dafür zum Einsatz kommen, sind meist längsnahtgeschweißt. Bis zu 5 m lang kann so ein freiformgebogenes Rohr sein und das bei Durchmessern bis 120 mm und Wanddicken um die 3 mm. In der parallelen Ziehbiegeanlage sind es 150 mm Durchmesser.

Kleben und andere Fügetechniken ebenfalls im Fokus

Nicht unerwähnt sollen die Aktivitäten der Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechnik im Bereich der Fügetechniken sein. Das Unternehmen ist dafür ziemlich breit aufgestellt und befasst sich sowohl mit der thermischen Fügetechnik als auch mit mechanischen Fügetechniken, chemischen Fügetechniken, wie etwa Kleben, sowie mit Kombinationen, wie etwa dem Punktschweißkleben.

Die thermischen Fügeprozesse dominieren im Automobilbau. „Für die hocheffiziente Laserstrahltechnologie haben wir unterschiedliche Laserstrahlquellen zur Verfügung“, erläutert Hoffmann. „Im Bereich der Laser-Applikationen arbeiten wir praktisch auch mit allen namhaften Laserspezialisten wie Trumpf, Rofin Sinar, IPG oder Laserline zusammen.“

Neue Schlüsseltechnologien für die praktische Stahlanwendung

Eine der wichtigsten Anwendungen des Laserschweißens sind lineare Nähte an Tailored Blanks oder auch Tailored Patches, die danach noch umgeformt werden. Aber auch das so genannte Remote-Schweißen (insbesondere für komplizierte Konturen) spielt dabei eine bedeutende Rolle.

„Der Vorteil, den das Remote-Schweißen bietet, ist, dass man aus großer Entfernung schweißt und dass man beispielsweise vom Ende einer Steppnaht bis zum Anfang der nächsten Steppnaht sehr schnell springen kann. Dadurch erreichen wir auch sehr gute Taktzeiten“, erklärt Oliver Hoffmann.

Immer neue Anforderungen an Stahl-Werkstoffe

Über die Thyssen-Krupp-Steel-Anwendungstechnik gäbe es noch Vieles zu berichten, denn täglich kommen auf die Stahlexperten neue Anforderungen zu die nach Lösungen verlangen. Die deutliche Botschaft ist dabei, dass Thyssen-Krupp Steel nicht nur als Werkstoffentwickler und Stahlhersteller agiert, sondern seinen Kunden – überwiegend in der Automobil- und Zulieferindustrie – durch den richtigen, maßgeschneiderten und ausgetesteten Werkstoff mit vielen praktischen Informationen und Machbarkeitsbeweisen massiv unter die Arme greift.

Dies kann sichvor allem äußern in der Entwicklungsunterstützung neuer Thyssen-Krupp-Steel-Produkte, der Entwicklung von Schlüsseltechnologien für Stahlanwendungen, der eigenen Entwicklung von Automobil- und Karosseriekomponenten, der Weiterentwicklung von Simulationstechniken, einer durchgängigen und abgesicherten Demonstration des Potenzials innovativer Stahllösungen, der permanenten Kundenunterstützung von der Vorausentwicklung begleitend bis hin zur Serienfertigung sowie der Prototypen- und Kleinserienfertigung.

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