Skip Navigation

Neues Crash Management System aus Stahl

Mit Warmumformung zur Innovation

Biegequerträger aus Stahl

Fotos: thyssenkrupp Steel Fotografie / Rainer Kaysers

Leichter und kostengünstiger ist das innovative Crash Management System von KIRCHHOFF Automotive. Der Automobilzulieferer hat es zusammen mit thyssenkrupp Steel entwickelt.

Ein Crash Management System besteht normalerweise aus einem Biegequerträger, zwei Crashboxen und den Anschraubplatten als Verbindung zur Karosserie. Biegequerträger aus Stahl haben meist einen zweiteiligen Aufbau und bestehen aus einer Schale und einem Schließblech als geschlossenes Profil. Ziel des Projektes war es, ein besonders leichtes System zu entwickeln, das dennoch eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist, crashsicher und kostengünstig ist.

Warmumformung als Schlüssel zum Erfolg

Nachdem beide Projektpartner das Konzept gemeinsam entwickelt und KIRCHHOFF Automotive die Konstruktion umgesetzt hatte, unterstützte thyssenkrupp Steel KIRCHHOFF Automotive bei der Prozessauslegung und begann mit ersten umformtechnischen Untersuchungen. „Wir haben beim Biegequerträger auf Warmumformung gesetzt“, erklärt Rolf Röttger, Senior Engineer Crash bei thyssenkrupp Steel, den Entwicklungsansatz. „Für den Prozess haben wir die Geometrie des Crash Management Systems optimiert.“

Biegequerträger
Zwei Unternehmen, ein Ziel: leichter und kostengünstiger als herkömmliche Crash Management Systeme sollte er werden. Das ist dem Projektteam aus Spezialisten von thyssenkrupp Steel (v.l. Melanie Dinter, Rolf Röttger und Dr. Stéphane Graff) sowie KIRCHHOFF Automotive (2.v.r. Lena Kremer) mit einem innovativen Biegequerträger aus Warmumformstahl MBW-K®1900 gelungen.

Hohe Festigkeit nach dem Presshärten

Beim Werkstoff fiel die Entscheidung auf den höchstfesten, unbeschichteten Warmumformstahl MBW-K® 1900 – ein Leichtbauwerkstoff, den KIRCHHOFF Automotive in anderen Projekten bereits in der Serienfertigung einsetzt. „Der Warmumformstahl MBW-K® 1900 ist dafür prädestiniert“, sagt Melanie Dinter aus dem Customer Service von thyssenkrupp Steel. „Neben den Vorteilen bezogen auf das Crash-Konzept können wir mit diesen Warmumformstählen sehr komplexe Geometrien realisieren.“ Dr. Stephane Graff, Senior Engineer Warmumformung beim Stahlhersteller, erklärt, warum: „Bei den hohen Umformtemperaturen im Presswerkzeug von etwa 800°C weist der MBW-K® 1900 wie alle Warmumformgüten hohe Bruchdehnungswerte auf und ist durch die niedrigen Fließeigenschaften mit deutlich reduzierten Pressenkräften umformbar. Dank einer Festigkeit von bis zu 2.000 Megapascal nach dem Presshärten bietet der MBW-K® 1900 ein zusätzliches, noch höheres Leichtbaupotential durch Reduzierung der Blechdicke als unsere klassische Warmumformgüte MBW® 1500.“

Warmumformen macht besondere Geometrien möglich

Der Bau des Prototypenwerkzeugs und die Abpressversuche fanden beim Automobilzulieferer KIRCHHOFF Automotive in Attendorn statt. „Bei dem Biegequerträger lag die umformtechnische Herausforderung in der besonderen Geometrie, die gekennzeichnet ist durch mehrere Wellen über die Bauteilhöhe sowie ineinander übergehende Wellen entlang der Bauteillängsachse", so Lena Kremer, Advanced Product Development Specialist bei KIRCHHOFF Automotive. „Das Besondere an unserem Biegequerträgerkonzept ist, dass sich die Öffnungsrichtung des Profils über die Länge ändert. Das Profil ist in der Mitte nach innen geöffnet, was sich positiv auf die Durchbiegung des Querträgers auswirkt. In den Randbereichen ist das Profil nach außen geöffnet, wodurch wiederum die Länge der hier angebundenen Crashboxen vergrößert und damit mehr Energie aufgenommen werden kann. Gleichzeitig ist das offene wellenförmige Profil robust gegenüber Torsion.“

Crash Management Kirchhoff Automotive
Update: Stéphane Graff, Rolf Röttger, Lena Kremer und Melanie Dinter (v. l.) waren nahezu täglich im Kontakt, um gemeinsam neue Lösungen für das Crash Management aus Stahl zu suchen.

Weniger Gewicht und geringere Kosten dank Warmumformung

Die Fakten sprechen für den Warmumformstahl MBW®-K 1900: Bei gleicher Crash-Performance des Gesamtsystems erzielen die höchstfesten Stahlgüten von thyssenkrupp Steel eine Gewichtsreduktion gegenüber dem Referenzdesign von fast 20 Prozent und senken zugleich die Kosten um ca. 8 Prozent. „Hinzu kommt“, so Kremer, „dass durch lokale Längenanpassung und direkte Anbindung der Crashbox an den Biegequerträger der Anfangskraftpeak eingestellt werden kann.“

Versuchsprogramm fürs Crash Management System läuft

Das innovative Crash Management System von KIRCHHOFF Automotive erfüllt alle vorab definierten Referenzanforderungen. Melanie Dinter: „Gemeinsam haben wir ein innovatives Biegequerträger-Design entwickelt, dass in Kombination mit der enorm hohen Festigkeit unserer Stähle zum Warmumformen viele Vorteile aufweist. Solch ein Erfolg ist nur möglich, wenn die Rollen und Schnittstellen klar definiert sind. Zu jeder Zeit des Projektes haben wir uns eng ausgetauscht und uns in Workshops und über digitale Plattformen informiert gehalten.“ In Kürze wird ein realer Crashtest auf Basis der Komponente durchgeführt, Abschleppversuche und ein quasi-statischer Dreipunktbiegeversuch runden das Versuchsprogramm ab.

Das Entwicklungsprojekt in fünf Schritten erklärt:

  • In einem Gemeinschaftsprojekt mit Automobilzulieferer KIRCHHOFF Automotive
  • haben wir presshärtbare Mangan-Bor-Stähle der Güte MBW®-K 1900 in Crash Management Systemen eingesetzt
  • und warm umgeformt.
  • Das Ergebnis: ein pressgehärteter Biegequerträger, der sich durch den Einsatz höchstfester Warmumformstähle auszeichnet.
  • Wir nennen das wirtschaftlichen Stahlleichtbau.
nach oben