Gewichts- und Energieeinsparungen sind aktuell und auch in Zukunft eines der wichtigen Themen in der Automobilproduktion.

Potenzial zur Gewichtsreduzierung

Gerade hoch- und höchstfeste Stahlbleche haben in diesem Zusammenhang wegen ihrer Festigkeit reichlich Potenzial, um Materialstärke und damit Gewicht zu reduzieren, während gleichzeitig gesetzliche Anforderungen bezüglich der Fahrzeugsicherheit eingehalten werden können.

Um Strukturteile in der Automobilproduktion herzustellen, gab es jedoch in der Kaltumformung – ganz im Gegensatz zur Warmumformung – bisher Materialgüten, die nicht verwendet werden konnten.

Innovatives Verfahren

Ein innovatives Verfahren hat nun mit diesem Dogma gebrochen. Denn es erhöht den bisherigen Umformbarkeitsgrad erheblich. Damit können hoch- und höchstfeste Stahlbleche bis zu einer Festigkeit von 1.200 Megapascal kaltumgeformt werden mit Umformgraden, die man sonst nur mit Warmumformung erreicht hatte.

Und ein weiterer entscheidender Punkt kommt hinzu: Der Kaltumformungsprozess pro produziertes Teil ist energetisch deutlich günstiger als bei der Warmumformung. Und die Ausbringung der Maschinen liegt deutlich über der der Warmumformungsanlagen.

Auf der technischen Produktionsebene liegt der Schlüssel für die Innovation in geteilten Matrizen, die während der Umformung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefahren werden. So ist es den Ingenieuren nun gelungen, Spannungen, die im Bauteil auftreten, in den Griff zu bekommen.

Zahlreiche Vorteile

In ersten Versuchen haben die Ingenieure vorher Simulationen ablaufen lassen und die Ergebnisse dann im realen Werkzeug verifiziert. Da die Anforderungen für eine Serienproduktion jedoch ganz andere Betriebsmittel benötigen, mussten danach zum Beispiel teilweise auch die Pressen entsprechend angepasst werden.

Bei der Herstellung entsteht lediglich einzelner Verschnitt in einem Werkzeugsatz.

OEMs und Zulieferer profitieren dank der revolutionären Technik jetzt von zahlreichen Vorteilen. Generell schafft das Verfahren wichtige Voraussetzungen für die Herstellung von Leichtbau-Strukturteilen im Automobilbau. Dabei führt es zu einer Einsparung von Gewicht von bis zu 60 Prozent. Es funktioniert bei sämtlichen Strukturteilen, wie zum Beispiel Crashverstärkungen, Querträgern oder Schließblechen.

Bauteile in einem Stück

Die Erhöhung des Umformbarkeitsgrads beim Material ist nicht nur beschränkt auf höherfestes Material, sondern allgemeingültig für alle Stähle wie
auch für Aluminium. Möglich ist nun, Bauteile in einem Stück zu produzieren, die früher aus drei verschiedenen zusammengesetzt werden mussten. Machbar ist dies aus einer Platine.

Hergestellt werden können aus einem Teil zum Beispiel Radhäuser. Diese werden im klassischen Sinne zwei- oder meistens dreiteilig hergestellt. Diese Einzelteile werden dann nach dem Abpressen in einer sogenannten ZB-Einrichtung zu einem einzigen Teil gefügt. Fertigt man stattdessen aus einer Platine, bewegt sich der Kundennutzen sogar bis 140 Prozent.

Denn es wird nur noch ein Werkzeugsatz anstelle von dreien benötigt. Man spart darüber hinaus nicht nur Fügeverfahren ein, was ebenfalls Gewicht reduziert, sondern produziert auch weniger Materialverschnitt: Bei der Herstellung entsteht lediglich einzelner Verschnitt in einem Werkzeugsatz gegenüber bisherigen drei Verschnitten beim Einsatz von drei Werkzeugsätzen – hinsichtlich der Verwendung von teuren Materialien wie Aluminium ist das ein nennenswerter Kostenblock. Auch die Logistikkosten, zum Beispiel für Lager, termingerechte Bereitstellung an der ZB-Anlage oder Transport, entfallen.

Weltweite Serienreife

In der Praxis wurde das Verfahren zuerst an Prototypteilen mit sehr guten Ergebnissen ausprobiert. Diese Teile wurden anschließend auch in einem realen Fahrzeug erfolgreich getestet. Das Verfahren ist inzwischen mit minimalen technischen Änderungen in die vorhandenen Produktionsprozesse integriert. Es ist seit 2013 patentiert, wird seit 2014 in der Serienproduktion eingesetzt und kann weltweit in Lizenz von OEMs und Zulieferern genutzt werden.