Forschungsnetzwerke stärken die Innovationskraft
Im Geschäftsjahr 2006/2007 wurden im Segment Steel 194 Mio € für Forschung und Entwicklung einschließlich Qualitätssicherung ausgegeben. Neben leistungsfähigen internen Kapazitäten setzen wir zunehmend auf FuE-Netzwerke mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft.
Verkürzung der Innovationszyklen
In der Zusammenarbeit mit Hochschulen werden vor allem Grundlagen für die Entwicklung innovativer Werkstoffe gelegt. Gemeinsame Entwicklungsprojekte mit Kunden beschleunigen die Einführung intelligenter Stahl-Lösungen in die Serienproduktion. Lieferanten sind wichtige Kooperationspartner, wenn es um die gemeinsame Entwicklung maßgeschneiderter, innovativer Fertigungstechnologien für ThyssenKrupp Steel geht. Ziele der Entwicklungsnetzwerke sind die Verkürzung von Innovationszyklen und die rasche Umsetzung von Forschungsergebnissen in marktfähige Produkte.
ICAMS: Spitzenforschungsinstitut für High-Tech Werkstoffe
ICAMS schafft
Voraussetzungen
für computergestützte
Materialentwicklung.
Gemeinsam mit dem Land Nordrhein-Westfalen und sechs weiteren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft errichtet ThyssenKrupp das Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS). Das ICAMS wird durch Kopplung der physikalischen Grundlagen der Materie mit dem Know-how der Werkstoffwissenschaften und der Verarbeitung die Voraussetzungen für die computergestützte Materialentwicklung schaffen. Diese skalenübergreifende Simulation wird der Entwicklung von metallischen Werkstoffen mit maßgeschneiderten Oberflächen bei ThyssenKrupp Steel neue Möglichkeiten eröffnen. Das mit drei Lehrstühlen ausgestattete Institut hat seinen Sitz an der Ruhr- Universität Bochum und wird Anfang 2008 seine Arbeit aufnehmen.
INCAR: Forschungs- und Entwicklungsoffensive von ThyssenKrupp
Unter dem Titel InCar wurde auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt erstmals eine umfassende Forschungs- und Entwicklungsoffensive für Innovationen und Produkte im Automobilbau öffentlich präsentiert. Als segmentübergreifendes Projekt vernetzt InCar das Know-how im Segment Steel und die Expertise der Unternehmen mit Automobil kompetenz im Segment Technologies des ThyssenKrupp Konzerns. InCar ist als Lösungs- und Ideenpool für die Bereiche Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang konzipiert. Für alle betrachteten Teile, Baugruppen und Systeme werden jeweils mehrere alternative Lösungen für unterschiedliche Zielsetzungen der Kunden entwickelt. Alle Lösungen werden mit Hilfe einer herstellerneutralen Referenzstruktur abgesichert.
Dortmunder OberflächenCentrum: Hier hat das Segment Steel seine Entwicklungsaktivitäten in der Oberflächenveredelung konzentriert.
Höchstfeste Stähle für den automobilen Leichtbau
Das Werkstoffkompetenzzentrum von ThyssenKrupp Steel hat zwei neue Dualphasenstähle mit Festigkeiten von 800 und 980 Megapascal (MPa) für den automobilen Leichtbau entwickelt. Diese Werkstoffe werden auch mit der von Automobilherstellern stark nachgefragten feuerverzinkten Oberfläche erhältlich sein. Bei höchstfesten Mehrphasenstählen erschwert normalerweise der hohe Legierungsanteil den Feuerverzinkungsprozess. ThyssenKrupp Steel hat sowohl das Legierungskonzept als auch die Anlagentechnologie für die Beschichtung so weiterentwickelt, dass die neuen Werkstoffe nicht nur feuerverzinkt, sondern auch in der Variante Galvannealed erhältlich sein werden. Bei der Galvannealed-Oberfläche wird durch eine anschließende Glühbehandlung die Schweißeignung verbessert. Die wesentliche anlagentechnische Neuerung ist eine Oxidationskammer, die bei der Glühbehandlung des Stahlbandes vor dem Verzinkungsprozess eingesetzt wird. Die Laborentwicklung dieser Technik fand am DOC Dortmunder OberflächenCentrum statt.
Entwicklungskooperation mit japanischen Stahlproduzenten
In Kooperation mit JFE wurde
ein Mehrphasenstahl für
Automobilanwendungen
entwickelt.
Gemeinsam mit Japans zweitgrößtem Stahlproduzenten JFE Steel Corporation hat ThyssenKrupp Steel einen neuen Mehrphasenstahl für Automobilanwendungen entwickelt. Der Werkstoff besitzt mit mindestens 780 MPa eine ähnliche Festigkeit wie die höchstfesten Mehrphasenstähle CP-W 800 von ThyssenKrupp Steel und NANO 780 von JFE. Mit einer um bis zu 40 % höheren Bruchdehnung verfügt er jedoch über deutlich verbesserte Umformei genschaften. Erste Bauteile bestätigen die Vorteile des neuen Stahls. Die bei den Firmen haben ein gemeinsames Patent für den Werkstoff mit der Bezeichnung MP-W 65/78 angemeldet.
Bei den seit Jahren erfolgreich im Markt eingeführten TRIP-Stählen wurde eine Variante mit verringertem Kohlenstoffanteil entwickelt, die verbesserte Schweißeigenschaften besitzt und sich damit leichter verarbeiten lässt. Die Erprobung des Werkstoffs unter Produktionsbedingungen ist erfolgreich verlaufen. TRIP-Stähle sind Mehrphasenstähle, die ihre endgültige Festigkeit erst in der Umformung zum fertigen Bauteil erhalten.
Die Verbände VDA und VDEh haben unter Beteiligung von ThyssenKrupp Steel einen Werkstofffreigabe- Prozess definiert, der festlegt, welche Kennwerte die Automobilindustrie in den verschiedenen Entwicklungsstufen eines Stahls benötigt, damit dieser für den Einsatz in neuen Fahrzeugmodellen zugelassen werden kann. Wir haben unseren Entwicklungsprozess so angepasst, dass diese Kennwerte rechtzeitig zur Verfügung gestellt werden können. Damit ist ein wichtiger Schritt zur Verkürzung der Einführungszeiten neuer Produkte getan.
Eine stetige Weiterentwicklung: Beschichtungsexperten arbeiten an neuen Systemen zur Verkürzung der Prozesskette beim Kunden.
Neue Verbundwerkstoffe und Oberflächen
Das DOC Dortmunder OberflächenCentrum, eines der weltweit leistungsfähigsten Entwicklungszentren für Stahloberflächen, hat mit der Entwicklung eines innovativen Sandwichprodukts für großflächige Karosseriebleche begonnen. Das Leichtblech genannte Material besteht aus zwei 0,2 bis 0,3 mm dünnen Deckblechen aus Stahl und einer Kernschicht aus 0,5 bis 1,5 mm dickem thermoplastischem Kunststoff. Das Sandwichblech zeichnet sich durch ein deutlich geringeres Flächengewicht als gängige Karosseriebleche aus. Bei gleichzeitig hoher Biege steifigkeit bietet das neue Material ein hohes Leichtbaupotenzial. In ersten Pilotanlagenversuchen wurden Sandwichbleche erzeugt und auf Prototypen- Werkzeugen umgeformt.
Die Produktpalette dreischichtiger Verbundwerkstoffe aus Stahl und Kunststoff hat das DOC® außerdem durch eine neue Variante des körperschalldämpfenden Werkstoffs BONDAL® erweitert. Während die bereits am Markt verfügbaren BONDAL®-Varianten in Antriebsstrang-Komponenten im Automobilbau sowie in weiteren industriellen Anwendungen erfolgreich sind, steht mit BONDAL® CB jetzt ein körperschalldämpfendes Sandwichblech für Karosserieanwendungen zur Verfügung. Mit einer neuen Rezeptur für die viskoelastische Kunststoff schicht zwischen den beiden Stahlblechschichten wurde das Material speziell auf die im Karosseriebereich herrschenden, niederfrequenten Schwingungen ausgelegt. Außerdem konnte der Temperaturbereich, in dem BONDAL® CB seine Eigenschaften entfaltet, gegenüber den für den Bereich Antriebsstrang entwickelten Varianten deutlich erweitert werden.
Neue Zink-Magnesium-
Oberfläche bietet deutlich
gesteigerten Korrosionsschutz.
Für die am DOC® entwickelte innovative Oberflächenbeschichtung ZMg EcoProtect wurden im Berichtsjahr erfolgreiche Versuche zur betrieblichen Fertigung durchgeführt. Die Zink-Magnesium-Oberfläche wird im Schmelztauchverfahren erzeugt und bietet gegenüber herkömmlichen, feuerverzinkten Oberflächen einen deutlich gesteigerten Korrosionsschutz. Die in Laboruntersuchungen gewonnenen Erkenntnisse über die Vorteile der neuen Beschichtung wurden in der betrieblichen Erprobung bestätigt. Kundenorientierte Tests zur Weiterverarbeitung verliefen ebenfalls positiv.
Anwendungstechnische Entwicklungskooperationen für innovative Automobillösungen
In Zusammenarbeit von ThyssenKrupp Steel und der Tochtergesellschaft ThyssenKrupp Tailored Blanks wurden maßgeschneiderte, lasergeschweißte Platinen für die Warmumformung entwickelt. Die Warmumformtechnologie genießt insbesondere bei der Fertigung crashrelevanter Automobilkomponenten wachsende Bedeutung. Mit dem Verfahren lassen sich extrem feste und dünnwandige Bauteile fertigen, die sowohl hohe Crashsicherheits- als auch Leichtbauanforderungen erfüllen. Durch den Einsatz der aus unterschiedlichen Stahlgüten zusammengesetzten Tailored Blanks können erstmals warmumgeformte Bauteile erzeugt werden, die nicht nur eine hohe Festigkeit besitzen, sondern in definierten Bereichen auch ausreichende Dehnungseigenschaften zum Abbau von Crashenergie aufweisen. Die Produkte werden von einem großen deutschen Automobilhersteller in der Serienfertigung eingesetzt.
Eine ähnliche Zielsetzung wird in einem Entwicklungsprojekt verfolgt, das ThyssenKrupp Steel gemeinsam mit dem französischen Tochterunternehmen Sofedit betreibt. Hier sollen unterschiedliche Festigkeits- und Dehnungskennwerte in exakt definierten Bereichen warmumgeformter Bauteile durch neu entwickelte, partiell beheizbare Werkzeuge erzeugt werden.
Metal Forming: Leichtbau mit Stahl
ThyssenKrupp Umformtechnik hat einen innovativen Hinterachsträger in Stahl-Leichtbauweise entwickelt. Das „Stahl-Leichtbau-Chassis“ (SLC) ist rund 50 % kostengünstiger als eine aus Aluminium gefertigte Referenzstruktur eines in Großserie gefertigten Oberklasse-Automobils und lediglich 10 % schwerer. Bei der Fertigung des Trägers wird erfolgreich der hochfeste Mehrphasenstahl CP 800 von ThyssenKrupp Steel eingesetzt. ThyssenKrupp Tailored Blanks und eine innovative, flanschlose Fügetechnologie tragen ebenfalls zu den herausragenden Leichtbaueigenschaften des SLC bei.
Neue Wege bei Cockpitstrukturen
Dritter Preis für die Technologie
zur Herstellung von T3-Profilen
beim Innovationswettbewerb.
Gemeinsam mit Johnson Controls und ThyssenKrupp Presta geht die Anwendungstechnik von ThyssenKrupp Steel neue Wege bei Automobil-Cockpitstrukturen. Die innovative Lösung ist nicht nur mehr als 20 % leichter als die Referenz-Cockpitstruktur aus der Serie, sondern auch kostengünstiger. Gleichzeitig bietet sie mehr Bauraum und damit völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten für die Beifahrerseite. Eine der wesentlichen Innovationen in dieser Baugruppe ist ein von ThyssenKrupp Steel entwickeltes T3-Profil. Das Hohlprofil mit über die Längsachse veränderlichem Querschnitt ist so geformt, dass es trotz verringerten Gewichts und halbierten Bauraums alle auftretenden Lasten aufnehmen kann. Die Technologie zur Herstellung der T3-Profile wurde beim ThyssenKrupp Innovationswettbewerb 2007 mit dem dritten Preis ausgezeichnet.
Multifunktionale Heckklappe gemeinsam mit Webasto entwickelt
Ein weiteres Ergebnis frühzeitiger Kooperation mit Partnern aus der Automobilwirtschaft ist das Multipurpose Tailgate (MPT) von ThyssenKrupp Steel und Webasto. Dabei handelt es sich um ein Konzept für ein flexibles Heckklappen-Modul mit unterschiedlichsten Funktionserweiterungen. Als besonderes Highlight bietet es einen in die Heckklappe integrierten Transportträger für Fahrräder, Snowboards oder eine zusätzliche Gepäckbox. Das MPT ist modular ausgelegt, so dass Automobilbauer eine für die Erweiterungen geeignete Heckklappe ohne Änderungen am Rohbau in ihre normale Serienproduktion übernehmen und diese je nach Kundenwunsch ohne großen Aufwand modifizieren können. Durch den Einsatz von Bake-Hardening-Stählen im Außenhautbereich kann bereits bei der Basisversion die Blechdicke reduziert und somit Gewicht gespart werden. Für stärker beanspruchte Bauteile kommen moderne Mehrphasenstähle zum Einsatz, die aufgrund ihrer überragenden Umformeigenschaften eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Bauraums erlauben.
Coating Improvement bei kornorientiertem Elektroband
Strategisches Ziel von ThyssenKrupp Electrical Steel ist es, den Anteil der hochwertigen Sorte Power Core® H an der Gesamtproduktion von kornorientiertem Elektroband zu erhöhen. Kornorientiertes Elektroband ist ein Werkstoff mit speziellen magnetischen Eigenschaften, der hauptsächlich beim Bau von Transformatoren eingesetzt wird. Power Core® H zeichnet sich durch besonders geringe Ummagnetisierungsverluste aus und trägt damit zur Steigerung des Wirkungsgrades von Transformatoren bei. Im Rahmen des Entwicklungsprojekts Coating Improvement sollen die magnetischen Eigenschaften durch Optimierungen der Keramik- und Phosphatbeschichtungen weiter verbessert werden. Die Beschichtungen dienen der Isolation der Elektroband-Oberflächen, sollen aber auch ihre magnetischen Eigenschaften positiv beeinflussen. Hierzu werden sie so aufgebracht, dass sie das Material unter Zugspannung setzen. Das Projekt Coating Improvement zielt darauf, die Zugspannung und zugleich die Haftung der Beschichtungen zu erhöhen und damit Ummagnetisierungsverluste zu verringern.
Grobblech mit erweitertem Produktportfolio
Mit XAR® 550 ist seit Kurzem ein neuer Grobblech-Werkstoff am Markt verfügbar, der gute Verarbeitungseigenschaften und hohe Verschleißfestigkeit verbindet. XAR®-Stähle werden vor allem für Teile von Bau- und Erdbewegungsmaschinen sowie von Aufbereitungsanlagen im Bergbau eingesetzt, die hohem Verschleiß und Abrieb unterliegen. XAR® 550 gehört zu den härtesten Materialien im Werkstoff- Portfolio von ThyssenKrupp Steel. Seine guten Verarbeitungseigenschaften verdankt er einem neuen Legierungskonzept, mit dem die Zähigkeit und die Kaltumformbarkeit des Stahls verbessert wurden.
Ein neues Legierungskonzept hat das Profit Center Grobblech auch für seine höchstfesten XABO®-Sonderbaustähle entwickelt. Aus den Werkstoffen werden unter anderem die Teleskopausleger von Mobilkranen gefertigt. Anlass für das Entwicklungsprojekt sind die gestiegenen Preise für den Legierungsbestandteil Nickel. Das neue Konzept kommt ohne Nickel aus, bietet aber unverändert gute Verarbeitungs- und Zähigkeitseigenschaften.
Innovatives Bauelement für repräsentative Fassaden
Innovatives Stahl-Sandwich-
element erfüllt alle Anforderungen
für Dämmung und Brandschutz.
Mit Hoesch Matrix® hat die Bauelemente-Gruppe von Steel ein innovatives Stahl-Sandwichelement speziell für hochwertige und repräsentative Fassaden entwickelt. Hoesch Matrix® ist bimodular aufgebaut, das heißt, Längskanten und Stirnseiten sind so ausgebildet, dass ein absolut gleichmäßiges Fugenbild sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung entsteht. Hiermit erfüllt das Sandwichelement Gestaltungsansprüche, die bislang hauptsächlich mit vorgehängten Kassettenfassaden umgesetzt werden. Anders als Vorhangfassaden bietet Hoesch Matrix® nicht nur eine hochwertige Anmutung, sondern erfüllt auch die Dämmungs- und Brandschutzanforderungen, die an die Gebäudehülle gestellt werden. Damit verbindet Hoesch Matrix® alle wesentlichen Fassadenfunktionen in einem Element und sorgt so für verkürzte Bauzeiten.
Verbesserung der Versorgungslogistik: moderne RFID-Lösung für Brammen aus Brasilien.
Prozessinnovationen für effiziente Abläufe und bessere Qualität
RFID spart Lagerkapazitäten
und verkürzt Umschlagzeiten.
Im Bereich Logistik setzt das Segment Steel künftig auf Radio Frequency Identification (RFID). Es wird die Funkerkennung bei Transport und Verteilung der im neuen Stahlwerk in Brasilien erzeugten Brammen einset zen. RFID ermöglicht die schnelle und berührungslose Identifikation von Transport-, Produkt- und Qualitätsdaten für die jeweilige Bramme über große Entfernungen. Ein Pilotversuch im Rahmen des Transports von 1.000 in Brasilien gekauften Brammen wurde erfolgreich abgeschlossen. Die vollautomatische Identifikation der Stahlprodukte wird dazu beitragen, Lagerkapazitäten zu sparen und Umschlagzeiten zu verkürzen.
Gemeinsam mit der Fachhochschule Gelsenkirchen hat ThyssenKrupp Steel einen optischen Sensor für die Schweißnahtverfolgung in Feuerbeschichtungsanlagen entwickelt. In diesen Anlagen werden einzelne Stahlcoils per Quetschschweißnaht zu einem Endlosband verbunden, damit der Verzinkungsprozess kontinuierlich und ohne Unterbrechung verlaufen kann. Die Verfolgung der Verbindungsstellen ist für die gezielte Anpassung der Prozessparameter an die für das jeweilige Coil geltenden Kundenanforderungen notwendig. Die Identifikation erfolgt an bis zu sieben Positionen des Verzinkungsprozesses. Dabei gleicht eine Kamera in schneller Folge Bilder der Bandoberfläche mit einer gespeicherten Darstellung der Schweißnahtstruktur ab. Dies vermeidet Beeinträchtigungen der Zinkschicht-Qualität, die mit herkömmlichen Identifikationsverfahren verursacht werden. Eine Vermarktungsstrategie für das neue System wird derzeit entwickelt.
Um entstehende Schäden an den Walzen einer Warmbandstraße frühzeitig erkennen und beheben zu können, setzt ThyssenKrupp Steel eine neue Walzenrissprüfanlage ein. Die Anlage setzt auf eine gemeinsam mit dem Anlagenher steller für ThyssenKrupp Steel weiterentwickelte Mehrkanal-Prüftechnik auf Wirbelstrombasis. Das System weist kleinste Anrisse in der Walzenoberfläche nach. Diese können durch Schleifen beseitigt werden, bevor größere Beschädigungen und teure Anlagenstillstände entstehen. Das System wird in der Gießwalzanlage am Standort Duisburg eingesetzt. Die Übertragung auf weitere Warmbandwerke ist geplant.