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Maximale Bauteilsicherheit mit fünf Buchstaben: AS Pro

Maximale Bauteilsicherheit mit fünf Buchstaben: AS Pro


AS Pro – die nächste Generation der Warmumformung

Mit AS Pro bringt thyssenkrupp Steel als erster Stahlhersteller weltweit eine neue, wegweisende Beschichtung für die Warmumformung höchstfester MBW®-Stähle auf den Markt – für maximale Bauteilsicherheit im Auto.

thyssenkrupp Steel liefert nicht nur passende Werkstoffe, sondern entwickelt als Pionier der Warmumformung Lösungen, die den Kunden maximale Vorteile bieten. So steht die jüngste Innovation AS Pro für maximale Bauteil- und Prozesssicherheit im Fahrzeugbau. Die neue Beschichtung minimiert die prozessbedingte Wasserstoffaufnahme während des Glühprozesses bei der Warmumformung deutlich und sorgt darüber hinaus für einen wirtschaftlicheren Fertigungsprozess.

Dank unserer AS Pro beschichteten Warmumformstählen ist nun Schluss mit energie- und zeitaufwendigen Zusatzmaßnahmen.

André Matusczyk, CEO der Business Unit Automotive, thyssenkrupp Steel

„Als Partner der Automobilindustrie verstehen wir uns als Innovationstreiber, der die Herausforderungen der Warmumformung kennt und unsere Kunden mit Lösungen unterstützt“, so André Matusczyk, CEO der Business Unit Automotive bei thyssenkrupp Steel. „Dank unserer AS Pro beschichteten Warmumformstählen ist nun Schluss mit energie- und zeitaufwendigen Zusatzmaßnahmen, die im Warmumformprozess normalerweise nötig sind.“

Neues Legierungskonzept für die Warmumformung

AS Pro wird, wie eine Standard Aluminium-Silizium-Beschichtung, in den modernen Feuerbeschichtungsanlagen von thyssenkrupp Steel auf das Band gebracht. Im Unterschied zum Standard AS-Überzug ist dem Schmelzbad neben Aluminium und Silizium eine gezielte Menge Magnesium beigegeben, die sowohl in der Schmelze als auch in der Beschichtung homogen verteilt ist. „Diese kleine Veränderung der Chemie hat große Auswirkungen im Warmumformprozess“, sagt Georg Parma, Produktmanager bei thyssenkrupp Steel für die Warmumformung.

Denn AS Pro sorgt dafür, dass während des Glühvorgangs deutlich weniger diffusibler Wasserstoff gebildet wird, der in den Werkstoff eindringen kann. Das minimiert das Risiko einer wasserstoffinduzierten Rissbildung, die im Karosserierohbau bei einer ungünstigen Kombination von Festigkeit und Spannung in Kombination mit kritischen Wasserstoffgehalten entstehen kann.

Diese kleine Veränderung der Chemie hat große Auswirkungen im Warmumformprozess.

Georg Parma, Produktmanager Warmumformung, thyssenkrupp Steel
AS Pro: Die neue Oberfläche für Warmumformstähle aus der MBW®-Familie.
Hot-forming-excellence: AS Pro ist die neue Oberfläche für Warmumformstähle aus der MBW®-Familie. © Uebler und Seifert

Nachweislich weniger Wasserstoff im Werkstoff

„Das Ergebnis bei AS Pro überzeugt“, so Parma. Untersuchungen auf Serienanlagen belegen eine Verringerung des Wasserstoffgehaltes im Bauteil nach der Warmumformung um 40 Prozent und mehr. Bei flexibel gewalztem Material ist sogar eine Verringerung der Wasserstoffaufnahme von bis zu 70 Prozent möglich. „Dank unserer neuen Beschichtung für die Warmumformung höchstfester Stähle kann künftig also auf kostenintensive Gegenmaßnahmen zur Wasserstoffreduktion verzichtet werden.“

Auch die Weiterverarbeitungseigenschaften von AS Pro sind vergleichbar mit dem Standard-Produkt. Die Fügeverfahren wie Laser- und Widerstandspunktschweißen lassen sich wie gewohnt anwenden, die Lackierbarkeit und die Reibungsbedingungen bleiben völlig unbeeinträchtigt.

„AS Pro-beschichtetes Material steht unseren Kunden weltweit zur Verfügung“, so Parma. „Das Ausfallrisiko sinkt, die Prozesssicherheit wächst und die Energie- und Fertigungskosten werden nachhaltig optimiert. Und das alles ohne Prozessanpassungen und ohne Auswirkungen auf die Weiterverarbeitungseigenschaften. Kurz: Mangan-Bor-Stähle MBW® von thyssenkrupp Steel sind in Kombination mit AS Pro ein Meilenstein in der Warmumformung gewichtsoptimierter und crashrelevanter Strukturbauteile im Fahrzeugbau.

Wenn Erfahrung komplexe Prozesse einfacher macht

Als Pionier der Warmumformung kennt thyssenkrupp Steel die Herausforderungen im Warmumformprozess und unterstützt seine Automobilkunden als Partner, der weiterdenkt.

Mit MBW® AS Pro optimieren die Stahlexperten die Prozesssicherheit bei der Warmumformung, maximieren die Bauteilsicherheit und reduzieren die Energie und Fertigungskosten entlang der gesamten Prozesskette ihrer Kunden.

Der Warmumformungsprozess wird mit neuen Produkten wie MBW® AS Pro auf eine völlig neue Grundlage gestellt. Das zeigt, dass Stahl jetzt und in Zukunft die Basis für nachhaltige und zugleich wirtschaftliche Bauteilfertigung ist. HOT forming excellence for you.

Maximale Bauteilsicherheit im Auto dank AS Pro.
Maximale Bauteilsicherheit im Auto dank AS Pro: Grit Reimann (l.) und Manuela Ruthenberg überprüfen die Oberflächenqualität. © Rainer Kaysers

Maximale Sicherheit im Prozess

Wie entwickelt man eine neue bahnbrechende Oberfläche für die Warmumformung? So wie es thyssenkrupp Steel mit AS Pro gemacht hat.

Wer sich mit Warmumformung beschäftigt, kennt die Herausforderung: Während der Wärmebehandlung Aluminium-Silizium (AS) beschichteter Stähle kann Wasserstoff in den Werkstoff eindringen. Im ungünstigsten Fall kann es dann zum wasserstoffinduzierten Versagen führen. Um diese Ausfallrisiken zu minimieren, gibt es aktuell nur prozessseitige Lösungsansätze, die allerdings energie- und kostenintensiv sind.

Damit gibt sich thyssenkrupp Steel als Pionier der Warmumformung und Partner der Automobilindustrie natürlich nicht zufrieden und forscht für seine Kunden. Herausgekommen ist eine werkstofftechnische Lösung, die zu einer deutlichen Steigerung der Prozessstabilität selbst unter kritischsten Rahmenbedingungen führt. Ihr Name: AS Pro.

Manuela Ruthenberg

Das neue Legierungskonzept sorgt dafür, dass die Wasserstoffaufnahme während des Warmumformprozesses in den Werkstoff deutlich verringert wird.

Manuela Ruthenberg, Projektleitung Produktentwicklung für Stahloberflächen, thyssenkrupp Steel

Am Anfang steht der Glühvorgang

„Die Neigung, dass sich Wasserstoff während des Glühprozesses beim Kunden im Stahl einlagert, ist prozessbedingt“, erklärt Manuela Ruthenberg. Sie ist technische Projektleitung in der Produktentwicklung für Stahloberflächen bei thyssenkrupp Steel und für das Projekt AS Pro verantwortlich. „Denn durch die hohen Temperaturen in der Ofenatmosphäre komm es zu Oberflächenreaktionen mit dem Wasserdampf.“

Bei Standard AS reagiert Sauerstoff mit Aluminium und bildet primär Aluminiumoxid. Bei AS Pro wird aufgrund der höheren Sauerstoffaffinität von Magnesium überwiegend Magnesiumoxid gebildet. „In beiden Fällen entsteht eine dünne Oxidschicht an der Oberfläche.“ Der entscheidende Unterschied: „Bei AS Pro beschichteten MBW®-Stählen entsteht bei dieser Reaktion deutlich weniger Wasserstoff als bei Standard AS beschichteten Warmumformstählen. Dementsprechend kann auch nur weniger diffusibler Wasserstoff in den Werkstoff eindringen.“

Bei AS Pro beschichteten MBW®-Stählen entsteht bei dieser Reaktion deutlich weniger Wasserstoff als bei Standard AS beschichteten Warmumformstählen.

Manuela Ruthenberg, Projektleitung Produktentwicklung für Stahloberflächen, thyssenkrupp Steel

Ist Wasserstoff erst mal in den Werkstoff eingedrungen, muss er diesen auch wieder verlassen. Denn beim Überschreiten einer kritischen Menge, in Kombination mit hohen Spannungen und hohen Festigkeiten, kann es zu Ausfällen kommen. Bisher wird in der Ofenatmosphäre mittels einer Taupunktregelung aufwändig die Feuchtigkeit reduziert.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das fertige Bauteil abschließend wasserstoffarm zu glühen. Dabei kommt es bei rund 200 °C über 30 Minuten in den Ofen. „Dabei entweicht der im Gefüge eingelagerte Wasserstoff wieder“, so Reimann. „Beide Varianten, Taupunktregelung und Effusionsglühung, sind allerdings energie- und kostenintensiv. Mit unserem neuen AS Pro Überzug können unsere Kunden, je nach klimatischen Bedingungen, künftig auf beide Methoden verzichten.“

Prozesskosten reduziert, Bauteilsicherheit maximiert

Für die Warmumformung ist das eine bahnbrechende Entwicklung. Vor allem im Fahrzeugbau bedeuten Warmumformstähle in Kombination mit AS Pro ein Meilenstein in der Herstellung von gewichtsoptimierten und crashrelevanten Strukturbauteilen. „Fällt künftig die kritische Phase beim Glühprozess weg, sinkt das Ausfallrisiko“, sagt Reimann. Die Prozesssicherheit bei den Herstellern wird erhöht und zusätzlich lässt sich Energie nachhaltig einsparen. „Außerdem werden die Prozessfenster für die Verarbeiter größer. Ein Vorteil, der nicht zu unterschätzen ist.“

Oberflächenbeschichtung AS Pro: Bestätigung auf Serienanlagen

Im Bereich Technologie & Innovation bei thyssenkrupp Steel wurde in zahlreichen betrieblichen Versuchen und Absicherungen das neue AS Pro Konzept geprüft. Zudem wurden die Warmumformprozesse beim Kunden nachgestellt – auch jene bei denen es zum Beispiel zu langen Liegezeiten im Ofen kam.

„Wir haben alle Unwägbarkeiten in Betracht gezogen und können nach unseren umfassenden Untersuchungen auch auf Serienanlagen sagen, dass unser neuer AS Pro Überzug hält was er verspricht“, so Ruthenberg. Das gilt auch für die Weiterverarbeitung. „Unsere neue Beschichtung bietet mindestens vergleichbare Verarbeitungseigenschaften zu Standard AS. Ob Laser- oder Widerstandspunktschweißen sowie Lackieren, für keinen dieser Verarbeitungsschritte sind Anpassungen im Prozess beim Kunden erforderlich. AS Pro beschichtete Stähle sind ebenso korrosionsbeständig wie unsere Standard AS-Beschichtung.“

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