Stahl Hochfeste Stähle im Fahrwerk

Automobilproduzenten nutzen die hohe Festigkeit und gleichzeitig gute Umformbarkeit hochfester Stähle und moderner Mehrphasenstähle für gewichtsoptimierte, dünnwandige Karosserieteile. ThyssenKrupp Umformtechnik arbeitet erfolgreich daran, diese Stahlwerkstoffe auch im Fahrwerk nutzbar zu machen.

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ThyssenKrupp Umformtechnik fertigt jährlich 1,2 Millionen Vorderachsquerlenker einer McPherson-Vorderachse aus CP-W 800. CP-W 800 ist ein Complexphasenstahl-Warmband mit einer Zugfestigkeit von 800 MPa und einer Streckgrenze von 680 MPa von ThyssenKrupp Steel. Zuvor wurden solche Querlenker als zweischalige geschweißte Bauteile ausgeführt oder geschmiedet. Aufgrund der hohen Festigkeit des Complexphasenstahls konnte ThyssenKrupp Umformtechnik ein einschaliges Bauteil konstruieren, das nicht nur Gewicht spart, sondern auch mit weniger Einzelteilen und Fügeoperationen auskommt. Die Kostenersparnis durch das neue Bauteil beträgt rund 20 Prozent.

Einen ähnlichen Querlenker hat ThyssenKrupp Umformtechnik für die Vorderachse eines Fahrzeugs aus dem Segment der Hochdachkombis entwickelt, bei dem zuvor zwei unterschiedliche Lenker für die Führung der vorderen Räder sorgten. Für Achslasten bis 1.100 Kilo kam ein geschweißter, zweischaliger Lenker zum Einsatz. Für höhere Lasten bis 1.200 Kilo, beispielsweise wegen einer schwereren Motorvariante, griff man auf ein gegossenes Aluminiumteil zurück. Die neue Lösung aus Complexphasenstahl ist mit 2,8 Kilogramm nicht nur gut ein Kilo leichter als die 3,87 Kilo schwere Aluminium-Gusslösung, sie unterbietet auch die 3,18 Kilo, die für die geschweißte Stahllösung zu Buche schlagen.

Die Kosten für das neue Bauteil sind 20 Prozent geringer, unter anderem, weil der Lenker Achslasten bis 1.200 Kilo tragen kann, so dass eine zweite Komponente für höhere Lasten nicht mehr nötig ist. Weitere Beispiele: für den Dreiecksquerlenker eines SUV (Sports Utility Vehicle) hat ThyssenKrupp Umformtechnik ein Konzept entwickelt, das etwa vier Prozent schwerer ist als die Aluminiumversion des Bauteils aber 45 Prozent billiger.

Ganzheitlicher Entwicklungsansatz von Stahlbauteilen senkt Kosten

Dass ThyssenKrupp Umformtechnik das Potenzial hochfester Mehrphasenstähle für Fahrwerkkomponenten so erfolgreich nutzt, liegt am ganzheitlichen Entwicklungsansatz des Unternehmens. Die Bielefelder Ingenieure betrachten dabei nicht nur Werkstoffeigenschaften, sondern auch umform- und fügetechnische Themen sowie Korrosionsschutz-Aspekte. So ist bei Achskomponenten unter anderem die Steifigkeit von zentraler Bedeutung. Steifigkeit ist eine Eigenschaft des Querschnitts, das heißt, es kommt nicht nur auf die Eigenschaften des Werkstoffs an, sondern auch auf die Geometrie und die Wandstärke des Bauteils. Gewichtsersparnis bringt die hohe Festigkeit eines Mehrphasenstahls aber nur, wenn man die Wandstärke entsprechend verringert. Um den damit verbundenen Steifigkeitsverlust zu kompensieren, muss die Form des Bauteils verändert werden.

Dabei entstehen komplexe Geometrien, die gepaart mit der hohen Festigkeit moderner Mehrphasenstähle, hohe Ansprüche an den Umformprozess stellen. Hinzu kommt, dass auch die verringerten Wandstärken der aus Warmband gefertigten Fahrwerkkomponenten noch deutlich dicker sind als bei Karosserieteilen aus kaltgewalztem Feinblech. ThyssenKrupp Umformtechnik fertigt hochfeste Fahrwerkkomponenten mit einer 1.600 Tonnen Presse in bis zu acht Umformschritten. Das Unternehmen verfügt über mehr als zehn Jahre Erfahrung mit der Verarbeitung hochfester Mehrphasenstähle einschließlich der dafür notwendigen Auslegung und Beschichtung der Umformwerkzeuge. Hinzu kommt, dass der Complexphasenstahl CP-W 800 nicht nur eine hohe Streckgrenze, sondern mit einer Mindestdehnung von zwölf Prozent auch gute Tiefzieheigenschaften mitbringt.

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