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16.11.2009

Perspektiven für den Leichtbau: Eine neue Generation von Dualphasenstählen

In der Automobilindustrie als auch im gesamten Transportsektor gewinnt der Leichtbau eine immer größere Bedeutung. Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs als auch die Minimierung der Schadstoffemissionen sind hierbei nur zwei Ziele. Diese Ziele sind nur gemeinsam durch Werkstoffhersteller, Verarbeiter und Endanwender erfolgreich zu erreichen. Ein Ansatz hierfür wird innerhalb des wissenschaftlichen Projektes HI-PAT verfolgt.

Im Rahmen von HI-PAT werden höchst- und höherfeste Dualphasenstähle entwickelt, die dann als rollprofillierte Tailor Rolled Blanks (TRB) zu einem optimierten Versuchsträger für LKW-Auflieger verbunden werden. Der Name HI-PAT bezeichnet die Entwicklung einer hochintegrierten Profilbaukastenfamilie für den Automotive- und Transportsektor aus höher- und höchstfesten Mehrphasenstählen mit belastungsangepassten Blechdickenverläufen. Es wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten WING Programms (Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft) bearbeitet. Folgende Teilziele werden angestrebt:

1. Methodik für Funktionsintegration, Profilkatalog, Konstruktionsregelbasis
2. Bauteilauswahl, konstruktive Umsetzung
3. Analysekonzept zur Erzeugung von Dualphasenstählen (DP)-Tailor Rolled Blanks (TRB)
4. Kontinuierliche Wärmebehandlungsanlage zur Herstellung von DP-TRB
5. Validierte Werkstoffkennwerte für DP-TRB
6. TRB tauglicher Rollprofilierprozess
7. Aufbau Versuchsträger mit hochintegrierten leichtbauoptimierten Profilen

Zu dem Konsortium gehört neben der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH und der Salzgitter Flachstahl als Werkstoffentwickler und -lieferant, die Muhr und Bender KG als Kaltwalzer von Tailor Rolled Blanks (TRB®) und die Welser Profile GmbH als Walzprofilierer sowie die Schmitz Cargobull AG als Endanwender der Profile. Das Institut für Konstruktionstechnik der TU Braunschweig und das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der TU Darmstadt ergänzen das Projekt um die wissenschaftliche Bearbeitung der Themen Funktionsintegration und Walzprofilieren.

Der Ansatz des Projektes beruht auf der bereits bekannten wirtschaftlichen Fertigung von Rollprofilen aus hochfesten Dualphasenstählen wie HCT600XD oder HCT780XD. Auf erste Arbeiten hierzu wurde bereits im Jahr 2008 im Artikel "Potentiale höchstfester flexibel gewalzter Stahlwerkstoffe" eingegangen. In Verbindung mit der Tailor Rolled Blank-Technologie können damit Bauteile mit einer erheblichen Gewichtsreduzierung hergestellt werden. Hierzu ist es aber notwendig, eine Optimierung der Metallurgie, der Warmwalzbedingungen, der Temperatur-Zeit-Parameter an der kontinuierlichen Glühanlage und der Fertigungsparameter durchzuführen, um die gestellten Anforderungen an den flexibel gewalzten Dualphasenstahl zu erfüllen.

Aufbauend auf einer angepassten robusten Legierung, für einen HCT780XD und eventuell eines HCT600XD, werden das flexible Walzen, sowie das Rollprofilieren, hinsichtlich hoher Gestaltfreiheit und somit hohem Integrationspotenzial optimiert. Die aus dem im Projekt entwickelten Werkstoff hergestellten Bauteile werden bei Schmitz Cargobull sowohl wirtschaftlich als auch experimentell bewertet.

Die Abbildung der gesamten Prozesskette, von der Schmelze über die Konstruktion bis zum verbauten Profil, bietet die Möglichkeit einer endanwendernahen Forschung. Konflikte zwischen den einzelnen Prozessen können schon im Vorfeld vermieden werden, da jeder Partner seine Erfahrungen frühzeitig in den Entwicklungsprozess einbringen kann.

HI-PAT wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenprogramms "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft" WING gefördert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) betreut.

Andreas Wedemeier