InPart Solutions: Komplexitätsreduktion im Automobilleichtbau durch Bauteilintegration mit Stahl
InPart Solutions: Komplexitätsreduktion im Automobilleichtbau durch Bauteilintegration mit Stahl
InPart Solutions von thyssenkrupp Steel steht für die gezielte Bauteilintegration mit Stahl.
Die Reduktion der Bauteilanzahl verringert die Komplexität im Rohbau von Karosserie und Fahrwerk. Material- und/oder Prozesseffizienz steigen – beispielsweise durch den Entfall von Fügeoperationen oder die Verkürzung von Taktzeiten.
InPart Solutions umfassen innovative Ansätze und Konzepte zur Bauteilintegration in Stahl auf Basis hochfester Werkstoffe und führenden Stahltechnologien. Sie bilden die Grundlage für hochindividuell ausgelegte Anwendungen, maßgeschneidert für Ihr Fahrzeug.
Der Einsatz von Tailored Blanks und Umformverfahren wie smartform® sind Schlüssel für Komplexitätsreduktion im Rohbau von Karosserie/Fahrwerk. Bauteilintegration mit InPart Solutions steigert die Prozesseffizienz, z. B. durch Einsparungen von Fügeoperationen und Verkürzung von Taktzeiten. Hersteller können mehr Autos pro Zeiteinheit fertigen und Entwicklungsaufwand und Produktionskosten senken.
Materialeffizienz
Bei entsprechender Auslegung der Bauteile bieten höchstfeste Werkstoffe für die Kalt- und Warmumformung erhebliche Vorteile bei der Materialeffizienz durch Absenkung der Wandstärken. Die Nutzung von Tailored Blanks und smartform® in der Bauteilfertigung spart weiteres Material und Gewicht durch Entfall von Fügeflanschen sowie durch lokal maßgeschneiderte Bauteileigenschaften.
Individualisierung und Skalierbarkeit
InPart Solutions umfassen hoch individualisierbare Lösungen und Konzepte für unterschiedlichste Zielanwendungen. Ob Elektrofahrzeug oder Verbrenner, kleinere Stückzahlen oder Volumenfahrzeuge, kalt- oder warmumformlastige Karosseriekonzepte – InPart Solutions eröffnen breites Optimierungspotenzial in Sachen Gewicht, Kosten und/oder Performance.
Nachhaltigkeit
Leichtbau mit Stahl bedeutet heute vor allem Effizienz: weniger Materialeinsatz, weniger Energie, weniger Emissionen. Auf Wunsch können alle InPart Solutions zudem mit bluemint® CO2-optimierten Stählen realisiert werden – ein zusätzlicher Schritt zu einer klimafreundlicheren Mobilität.
Door Ring – Anwendungsbeispiel für die Warmumformung
Der Door Ring – eine Kooperation von Baosteel Tailored Blanks und thyssenkrupp Steel – wird aus einer maßgeschneiderten Formplatine für die Warmumformung gefertigt. Das entschichtungsfreie Laserstrahlschweißen des Tailored Blanks (GONAtech®) und der Einsatz von MBW®‑Stählen mit Festigkeiten bis 1.900 MPa verbessern sowohl die Prozess- als auch die Materialeffizienz. Die Feueraluminierung AS Pro reduziert die Wasserstoffaufnahme und erhöht die Prozesssicherheit in der Warmumformung.
Vorteil InPart Solutions: Bauteile −88 %, Kosten −13 %*, Gewicht −10 % und CO2 −15 %*.
Referenz: konventionelle Seitenwandverstärkung in Framing-Bauweise aus bis zu acht Einzelteilen (Kalt- und Warmumformung).
* Angaben entsprechend einer Analyse von MeC – Cost Analysis Consultancy.
Umformung smart gedacht – Anwendungsbeispiel für die Kaltumformung
smartform® nutzt Druckspannungsüberlagerung, um beispielsweise mehrteilige, großformatige Strukturteile mit hoher Maßhaltigkeit umzuformen. Gut für die Prozesseffizienz: Neben der Bauteilreduktion entfallen aufwendige Nachformschritte und Durchlaufzeiten sinken. Durch den Einsatz sogenannter Minimalformplatinen mit finaler Bauteilkontur verbessert smartform® gleichzeitig signifikant die Materialeffizienz.
Die Vorteile der smartform®-Lösung für den Längsträger betragen: Bauteile −50 %, Kosten −13 %, Gewicht −6 % und CO2 −11 %*.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
smartform®: Vorform (oben) und endkonturnahes Bauteil (unten) nach Kalibrierschritt.
Weitere Potenziale der Bauteilintegration
Die Prinzipien der Bauteilintegration lassen sich auf zahlreiche Karosserie‑ und Chassis‑Komponenten übertragen. Je nach Bauraum, Funktionsanforderung und Werkstoffauswahl ergeben sich deutliche Effekte auf Komplexität, Kosten, Gewicht und CO2‑Bilanz.
Vorderwagen
Referenz: konventionell gefertigter Vorderwagen; vorwiegend kalt umgeformt mit separaten Längs- und Querträgern. Komplexitätsreduktion der InPart Solution durch Einsatz von Tailored Blanks; hoher Anteil Warmumformung
Vorteil InPart Solution: Die konsolidierte Auslegung führt in der Referenzbetrachtung zu −71 % Bauteilen, −0,5 % Kosten, +2,9 % Gewicht und +1,0 %* CO2 im Vergleich zur Ausgangslösung.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
Sitzquerträger
Referenz: hochfester kaltgewalzter Martensitphasenstahl, rollprofiliert mit Konsolen aus mikrolegierten Güten. Einsatz eines warm umgeformten Tailored Blanks aus höchstfestem MBW® 1900 mit Fügepartner MBW® 1200 in der InPart Solution reduziert Komplexität, Kosten und CO2-Fußabdruck.
Vorteil InPart Solutions: Die untersuchte integrierte Lösung erreicht −67 % Bauteile, −15,7 % Kosten, +22,8 % Gewicht und −29,2 %* CO2 gegenüber der Referenz.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
Querträger Boden hinten
Referenz: fünfteiliger Querträger aus hochfesten Stählen. Bauteilintegration der Inpart Solution durch Einsatz eines Tailored Blanks aus Dualphasen-Stählen der Festigkeitsklassen 800 und 1.200 MPa zur Komplexitäts- und Kostenoptimierung.
Vorteil InPart Solutions: Die Auslegung zeigt −80 % Bauteile, −7,3 % Kosten, +2,2 % Gewicht und +6,9 %* CO2 gegenüber der Referenzlösung mit mehreren Einzelteilen.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
Schließblech Boden hinten
Referenz: mehrteiliges Schließblech aus drei verschiedenen Güten in drei Dicken. Verringerung der Gütenanzahl und Materialstärken reduziert Komplexität und Kosten der InPart Solution.
Vorteil InPart Solutions: Die integrierte Variante erreicht −50 % Bauteile, −6,4 % Kosten, +9,2 % Gewicht und +3,1 %* CO2 gegenüber der Referenz.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
Radhaus
Referenz: zweiteiliges Bauteil aus IF-Stahl mit Dämpferanbindung aus hochfestem Dualphasen-Stahl. Reduzierung Gütenanzahl durch Einsatz eines Patchwork Blanks in der InPart Solution ermöglicht Kosteneinsparungen im Werkzeug- und Rohbau.
Vorteil InPart Solutions: Die konsolidierte Ausführung erzielt −80 % Bauteile, −4,1 % Kosten, +3,4 % Gewicht und +0,7 %* CO2 im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise.
* Cradle-to-Gate-LCA nach einem zertifizierten Modell; batterieelektrischer Antrieb, 200.000 km, Strommix EU.
Technologie-Enabler InPart Solutions
Schlüsselfaktoren für InPart Solutions: Im Team erfolgreich – Werkstoffe und Technologien.
Werkstoff‑ und Prozess‑Exzellenz bilden die Voraussetzung für integrierte, wirtschaftliche Stahlbauteile in höchster Automobilqualität.
Tailored & Hotform Blanks (Tailored Blanks für die Warmumformung) ermöglichen lokal maßgeschneiderte Eigenschaften auch bei großflächigen Bauteilen in nur einem Umformschritt. Vorteil: weniger Fügeoperationen im Rohbau, Reduzierung von separaten Verstärkungen und eine verbesserte Materialeffizienz.
MBW® & AS Pro: Mangan-Bor-Stähle MBW® decken ein breites Festigkeitsspektrum bis 1.900 MPa ab. Die neue Feueraluminierung AS Pro verringert die Wasserstoffaufnahme bei der Warmumformung und erhöht die Prozesssicherheit; unter geeigneten Bedingungen können Taupunktregelungen oder Effusionsglühprozesse entfallen.
smartform®setzt auf Druckspannungsüberlagerung, um in rückfederungsintensiven Bauteilbereichen eine hohe Maßhaltigkeit ohne aufwendige Nachformoperationen zu erreichen. Der Einsatz von Minimalformplatinen steigert die Materialeffizienz.
Hochfeste Mehrphasen-Stähle & AHSS der dritten Generation wie die Güte jetQ® kombinieren hohe Festigkeit mit hoher Duktilität und eignen sich besonders für crashrelevante Strukturen. Ihr hohes Leichtbaupotenzial ermöglicht, ebenso wie der Einsatz von MBW®-Stählen für die Warmumformung, weitere Gewichtsoptimierungen, auch in bereits gewichtsreduzierten Karosserien.
bluemint® Steel bietet CO2‑optimierte Materialvarianten, heute auf Recyclingbasis und perspektivisch über direktreduzierte Routen, um den produktbezogenen CO2-Fußabdruck weiter zu senken.
