Hoch-, höher-, höchstfest

Nie waren Pkw sicherer, effizienter und umweltfreundlicher als heute – unter anderem eine Folge des kontinuierlich wachsenden Anteils hoch-, höher- und höchstfester Stähle in der Karosserie. Der Trend ist ungebrochen und birgt viele Fragen rund um die Entwicklung und Weiterverarbeitung der neuen Güten. Zuverlässige Antworten darauf liefert ThyssenKrupp Steel Europe vom 5. bis 8. November auf der diesjährigen Blechexpo in der Messe Stuttgart, Halle 5, Stand 5307.

Per Bits und Bytes können Ingenieure heute komplette Karosserien, neue Autobauteile und innovative Stahlwerkstoffe am Bildschirm scheinbar mühelos entwickeln – und zwar erstaunlich realitätsgetreu. Bereits in der Konstruktionsphase probieren sie ihr Werkzeug mit virtuellem Stahl aus. Eine optimierte Formgebung, eine alternative Stahlgüte, eine veränderte Materialdicke – der Weg zur Lösung, nämlich einer verkürzten Entwicklungszeit beim Anwender, ist dann nicht mehr weit. Denn: Simulationen reduzieren die Zahl der Prototypen und Realversuche und sparen damit Zeit und Geld. Die Herstellung von Presswerkzeugen oder Karosserien für den Crash ist hingegen aufwändig und kostet Millionen.

Simulation: ein verlässliches digitales Werkzeug

Simulationen zum Crashverhalten von Fahrzeugstrukturen gehören bei ThyssenKrupp Steel Europe zum Standard. Sie haben sich in den vergangenen 20 Jahren zu einem verlässlichen digitalen Werkzeug entwickelt, mit dem hochkomplexe Prozesse gestaltet werden. Dank immer leistungsfähigerer Computer und entsprechender mathematischer Verfahren wagen sich die Stahlexperten an immer umfassendere Konzepte. Die am Computer erzeugte Umgebung stellt heute realistisch dar, wie sich bestimmte Stahlsorten oder Materialstärken nicht nur im Falle eines Crashs sondern auch beim Umformen im Werkzeug verhalten, ohne dabei den Prozess Wirklichkeit werden zu lassen – zeitsparend, kostenschonend und ganz ohne Fehlentwicklungen.

Basis sind exakte Werkstoffparameter

Der Leichtbautrend und die damit verbundene, rasant steigende Anzahl höchstfester Stahlsorten bei ThyssenKrupp Steel Europe fordert die Prüftechnik heraus: So muss der moderne Maschinenpark nicht nur verlässlich den Prozess darstellen, sondern auch das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Güten unter variierenden Belastungen realistisch abbilden, um exakte Differenzierung zu erlauben. Schon geringe Abweichungen in den Daten können später zu Problemen und Mehrkosten führen. Deswegen hat Datenverlässlichkeit bei ThyssenKrupp Steel Europe oberste Priorität.

Vor der Simulation stehen also umfangreiche Materialuntersuchungen der internen Prüftechnik. Alle Werkstoffkennwerte, die für die industrielle Anwendung erforderlich sind, werden dort akribisch ermittelt. Rohdaten fast sämtlicher Serienwerkstoffe des Duisburger Stahlproduzenten sind in der hauseigenen Werkstoffdatenbank (WDB) systematisch aufgelistet – was in dieser Form nur wenige Stahlunternehmen bieten. Dabei ist die Qualität der Daten auf nationaler und internationaler Ebene, durch einen umfangreichen, mit der Automobilindustrie und anderen Industriekunden sowie in Arbeitskreisen der Deutschen Gruppe der International Deep Drawing Research Group (IDDRG) abgestimmten Versuchs- und Freigabeprozess, absolut sicher gestellt. Das macht die Ergebnisse reproduzierbar. Gleichzeitig erhöht es die Aussagekraft der Simulationen.

Von hoch- bis höchstfest: Moderne Prüftechnik macht es möglich

Mit der zunehmenden Festigkeit von Stählen, einer Verbesserung der Softwareprogramme für Simulationen und dem wachsenden Anspruch der Kunden an Ergebnisqualität und Aussagekraft, steigen die Anforderungen an die Kennzahlen. Das macht weitere Experimente unter verschiedenen Spannungszuständen und Know-how zur Ermittlung der anfallenden Kennwerte notwendig. Dazu baut ThyssenKrupp Steel Europe die Zusammenarbeit mit seinen Maschinenherstellern aus, investiert verstärkt in neue High Tech-Prüfmaschinen sowie in hoch qualifiziertes Personal. Die moderne, den steigenden Festigkeiten angepasste 1.000 kN Prüfmaschine deckt heute das komplette Gütespektrum des Duisburger Stahlunternehmens ab. Auch die speziell für hohe Festigkeiten ausgelegte High Speed-Zugprüfmaschine ermittelt zuverlässig Fließkurven bei hohen Dehnraten zur Prognose des Crashverhaltens. Per innovativer Auswertetechnologie bilden anschließend passende mathematische Materialmodelle den Werkstoff zur digitalen Nutzung in Programmen ab.

Die virtuelle Fabrik liegt im Trend

Ein Ende des Festigkeitswettbewerbs von Stählen ist noch lange nicht in Sicht. Deswegen steigt der Bedarf an Simulationen, die das Umformvermögen, unterschiedliche Spannungszustände und den Einfluss von Geschwindigkeiten abbilden, permanent. Um ihm zu begegnen und auch für die neue Generation der höchstfesten Stähle verlässliche Werkstoffkennzahlen zur Verfügung zu stellen, müssen immer neue Prüfkapazitäten und Know-how zur Ermittlung von genormten Kennwerten bei diesen hohen Festigkeiten generiert werden. Von den Ergebnissen profitiert die Produkt- und Prozessentwicklung im Automobilbau stark. So kann die Herstellbarkeit von Bauteilen beurteilt und Produkteigenschaften kosten- und zeitsparend sowie zuverlässig analysiert werden.

Die Business Area Steel Europe konzentriert sich auf das attraktive Segment des hochwertigen Qualitätsflachstahls und gehört dort zu den weltweit technologisch führenden Anbietern. Sie beschäftigt rund 27.800 Mitarbeiter, die im Geschäftsjahr 2011/2012 einen Umsatz von knapp 11 Mrd € erwirtschafteten. Das Leistungsprogramm umfasst sowohl intelligente Werkstofflösungen als auch produktspezifische Anarbeitung, Dienstleistungen und umfassenden Service. Zu den Kunden gehört ein breites Spektrum Stahl verarbeitender Branchen, darunter der Automobil-, Schiff-, und Maschinenbau, Energie- und Bausektor sowie die Verpackungs- und Elektrogeräteindustrie.

Hinweis für Journalisten

Bildmaterial zur Pressemitteilung mit Bildunterschriften (unter „Beschreibung“) finden Sie zum Download unter: http://picturepool.thyssenkrupp.info/?c=1625&k=02ee720c6a