Stahl Leichtbaustahl ermöglicht crashsichere Sitzstrukturen

Von Juliana Pfeiffer

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Stahl ist heute der erfolgreichste Leichtbauwerkstoff in der Automobilindustrie. Neun von zehn Fahrzeugen in Europa werden aktuell in einer von Stahl dominierten Leichtbauweise gefertigt. So auch die Vorder- und Rücksitze.

Vordersitze und Rücksitzbänke in Fahrzeugen müssen heute höchsten Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Bauraum, Leichtbau, Sicherheit und Komfort gerecht werden.
Vordersitze und Rücksitzbänke in Fahrzeugen müssen heute höchsten Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Bauraum, Leichtbau, Sicherheit und Komfort gerecht werden.
(Bild: Thyssenkrupp)

Stahl ist der Kernwerkstoff der Automobilindustrie - auch in Zeiten der Elektromobilität. Stahl wird in Antriebsmotoren und in Strukturen aktueller E-Autos und Plug-In-Hybriden eingesetzt. Die Struktur eines aktuellen E-Autos, beispielsweise des VW ID.4, wiegt inklusive Batteriekasten rund 440 Kilogramm. Türen und Klappen wiegen noch einmal rund 120 Kilogramm. Da Aluminium in der Struktur keinen oder nur einen sehr kleinen Gewichtsvorteil hat, wird hier generell bevorzugt Stahl eingesetzt.

So sollten auch Vordersitze und Rücksitzbänke leicht und dennoch crashsicher sein, nur wenig Bauraum beanspruchen und sich dabei kostengünstig produzieren lassen – alles natürlich ohne Einschränkungen im Komfort. „Sitzstrukturen sind ein komplexes System, bei dem es auf jedes einzelne Strukturbauteil ankommt. Schon kleine Unterschiede in Gewicht oder Festigkeit machen einen entscheidenden Unterschied“, erklärt Sarah Abraham, Produktmanagerin bei Thyssenkrupp Steel. So wird die Vordersitzlehne bei einem Heckcrash durch den Passagier, bei einem Frontalcrash durch die Ladung belastet. Dementsprechend sind für Lehnenseitenteil, Unterbauseitenteil und Sitzschale unterschiedliche Crashlastfälle zu berücksichtigen.

Dualphasenstählen für dünne und leichte Karosserieteile

Doch warum ist gerade Leichtbaustahl ein bevorzugter Werkstoff der Automobilhersteller? Dies wird mit Blick auf die CO2-Emissionen deutlich. Denn im Gegensatz zu Lösungen aus Aluminium, ist Leichtbaustahl deutlich nachhaltiger und kostengünstiger.

Mit Dualphasenstählen können beispielsweise sehr dünne, leichte und höherfeste Karosserieteile für Autos hergestellt werden. Durch die Reduzierung der Dicke sind bedeutende Gewichtsreduzierung möglich. Für die Sitzstrukturen eignen sich besonders der hochfeste Dualphasen-Stahl DP-K 440Y780T HHE mit guten Tiefzieh- und Dehneigenschaften. Mit rund 800 MPa ist der kaltgewalzte Dualphasen-Stahl nicht nur hochfest, sondern auch gut umformbar. Die Güte überzeugt mit einer hohen Kaltverfestigung und nimmt im Crashfall, im Vergleich zu herkömmlichen mikrolegierten Stählen, deutlich mehr Energie auf. Damit eignet er sich für ein Strukturbauteil mit hoher Crash-Relevanz und Umformkomplexität wie das Lehnenseitenteil.

Funktionssicherheit von Sitzschienen steigern

Der Complexphasen-Stahl CP-K 780Y980T besitzt ebenfalls eine hohe Festigkeit und lässt sich gut umformen. Damit steigert er die Funktionssicherheit von Sitzschienen. Er besitzt ein hohes Lochaufweitungsvermögen und lässt sich durch Rollprofilieren, Biegen und Kanten verarbeiten. Beide Werkstoffe reduzieren die Materialdicke ohne Einschränkung der Funktion und Sicherheit.

Mikrolegierte Stähle für anspruchsvolle Umformoperationen

Die Strukturen von Rücksitzbänken sind je nach Fahrzeug sehr unterschiedlich, so auch ihre Ansprüche, wie zum Beispiel teilbare oder nicht teilbare Rücksitzbänke.

Mikrolegierte Stähle eignen sich für anspruchsvolle Umformoperationen wie Bördeln und Sicken – perfekt für die Herstellung von Rückenblechen. Bestes Beispiel sind HC420LA und HC460LA. Um auch die hohen Crashanforderungen der Rücksitzbank zu erfüllen, werden Profile und Verstärkungsbleche eingesetzt. Die Stahlsorte Scalur S420MC, mikrolegierter Warmband mit engsten Dickentoleranzen von bis zu ±0,05 mm bei einem sehr flachen Profil, bietet ein hohes Leichtbaupotential. Für die Simulation von Umformprozessen und Belastungsfällen im Vorfeld der Fertigung stehen Materialkarten für ausgewählte warm- und kaltgewalzte Stähle zur Verfügung.

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