Präzisionsstahlrohre für die Automobilindustrie

Als führender Anbieter von Präzisionsstahlrohren in Europa bieten wir ein breites Spektrum individuell entwickelter Bauteillösungen für den Automobilbau. Die auf höchstem Qualitätsniveau entwickelten Produkte kommen vor allem im automobilen Leichtbau zur Optimierung der Bereiche Nachhaltigkeit, Fahrverhalten, Komfort und Sicherheit zum Einsatz.

Anforderungen an Bauteillösungen – Fahrwerk

  • Vielfältiges Werkstoffspektrum
  • Optimierte werkstofftechnische Eigenschaften
  • Hohe Maß-, Form- und Lagegenauigkeit
  • Hohe Oberflächenqualität
  • Optimierte Rohreigenschaften für die Weiterverarbeitung (Umformbarkeit, Schweißeignung, Zerspanbarkeit, Härtbarkeit)
  • Hohe Wiederholgenauigkeit in der automobilen Massenfertigung

Potenziale für Bauteillösungen – Fahrwerk

  • Werkstoffentwicklungen
  • Prozessoptimierung
  • Leichtbaukonzepte

Produktspektrum und Anwendungsbereiche

Produktspektrum und Anwendungsbereiche

Leichtbaukonzept – Stabilisatoren

Leichtbaukonzept - Stabilisatoren
Foto / Leichtbaukonzept - Stabilisatoren

Werkstoffauswahl – Mechanische Kennwerte (Einfache Art der Umsetzung)

Werkstoffauswahl - Mechanische Kennwerte

Werkstoffauswahl – Mechanische Kennwerte (empfohlene Umsetzung)

WerkstoffNormRp in MPa min.Rm in MP min.A5 in % min.Toleranzen
26MnB5 mod. +C DIN EN 10305-1 ≥650≥750≥6Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 6 %
26MnB5 mod. +N DIN EN 10305-1 ≥320≥580≥25

Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 6 %

26MnB5 mod. +C DIN EN 10305-2 ≥650≥750≥6Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 4 %
26MnB5 mod. +N DIN EN 10305-2 ≥320≥580≥25

Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 4 %

34MnB5 mod. +C DIN EN 10305-1 ≥700≥800≥6Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 6 %
34MnB5 mod. +N DIN EN 10305-1 ≥330≥600≥20Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 6 %
34MnB5 mod. +C DIN EN 10305-2 ≥700≥800≥6Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 4 %
34MnB5 mod. +N DIN EN 10305-2 ≥330≥600≥20Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 4 %
38MnB5 +N DIN EN 10305-1 ≥350≥630≥18Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 7 %
42CrMo4 +N DIN EN 10305-1 ≥450≥700≥18Da: +/- 0,08 mm,
Exz.: max. 7 %

Leichtbaupotenzial durch bauteilangepasste Auslegung

Vergleich Bauteilgewicht - Beispiel

Kundennutzen

  • Signifikante Gewichtsreduzierung
  • Reduzierter Fertigungsaufwand
  • Verbesserte Bauteileigenschaften 

Produktinnovation – Präzisionsstahlrohre aus HSD®-Stahl

Projektziel

  • Herstellbarkeit und Fertigung von HFI-geschweißten HSD®-Präzisionsstahlrohren

Vorteile des HSD®-Stahls bei Präzisionsstahlrohren

  • Hohe Bauteilfestigkeit bei gleichzeitig hoher Bruchdehnung

    → Nutzen für crashrelevante Bauteile im Automobilbereich zur Energieabsorption

  • Hohe verbleibende Restumformbarkeit

    → Nutzen für die Weiterverarbeitung (Umformprozesse) bei hochfesten Bauteilen im Automobilbereich

Projektdurchführung – Prozesskette I

Projektschritt 1:

HSD®-Präzisionsstahlrohr, lasergeschweißt, kaltgezogen – Ermittlung der Parameter für die Fertigung von Präzisionsstahlrohren und der Potenziale in der Weiterverarbeitung

Projektschritt 1 (Diagramm)

Projektdurchführung – Ermittlung einer alternativen Prozesskette

Projektdurchführung – Ermittlung einer alternativen Prozesskette

Leichtbaukonzept – TDT® Tailor Drawn Tubes

Das TDT® Tailor Drawn Tube Verfahren ermöglicht eine  flexible Anpassung der Wandstärken von Rohrkörpern  an die auftretende Belastung. Der entwickelte Ziehprozess garantiert dabei gleichbleibend homogene Eigenschaften. 

Das Potenzial zur Gewichtsreduktion liegt dabei je nach Ausgangskonstruktion bei ca. 20 %.

Tailor Drawn Tubes ( Schaubild )

TDT®-Fertigungstechnologie

Kernpunkte des Rohrherstellungsprozesses

  • Rohr längsnahtgeschweißt, im IHU-Prozess bewährte HF-Schweißnaht mit hoher Duktilität
  • Neu entwickelter Ziehprozess ermöglicht homogene mechanisch-technologische Eigenschaften über Bauteillänge
  • Optimierte Werkstoffauswahl
Ziehprozess
Beispielzeichnung
Bauteilbeispiel

Leichtbaupotenzial durch kaltgezogene TDT®-Rohre mit variabler Wanddicke

Vergleich Bauteilgewicht – Beispiel
Kundennutzen

Kundennutzen

  • Hohe Genauigkeit / enge Toleranzen
  • Homogener Nahtbereich
  • Großes Umformvermögen
  • Mechanische Eigenschaften durch Zieh- und Glühprozess einstellbar
  • Mehrfachlängen und große Rohrlängen möglich
  • Geringe Werkzeugkosten

Hydrogeformte Fahrwerkskomponenten

Wir sind führender Hersteller von innenhochdruckumgeformten Bauteilen (IHU) mit dem leistungsfähigsten Anlagenpark in Europa. Für den Automobilbau bieten wir Fertigungskonzepte mit Full Service – von der Klein- bis zur Großserienfertigung mit allen vor- und nachgelagerten Prozessen. Dabei setzen wir auf unsere umfassende Entwicklungskompetenz mit starkem CAE-Umfeld.

Wertschöpfungskette

Wertschöpfungskette

Potenziale und Anwendungsbereiche

Funktionssteigerung

  • Extreme Umformgrade  Funktionsintegration/Designfreiheit
  • Hohe Steifigkeit aufgrund geschlossener Profile  Leichtbau / Crashsicherheit
  • Sehr gute Kaltverfestigung  Leichtbau / Crashsicherheit
  • Unterschiedliche Werkstoffe und Wandstärken aus einem Werkzeug  Variantenvielfalt
  • Beanspruchungsgerechte Wandstärkenverläufe  Hohe Dauerfestigkeit

Verbaubarkeit

  • Hervorragende Formgenauigkeit
  • Hohe Wiederholgenauigkeit  Stabile Serienfertigung

Kosteneffizienz

  • Einsparung von Bauteilen und Fügestellen
  • Herstellung von Mehrfachteilen
  • Optimale Materialausnutzung  Geringer Verschnitt

Träger

Kundenorientierte Fertigungstechnologien

Hochflexible Automatisierungslösung für Großserienproduktion von Fahrwerkskomponenten

Innerhalb kürzester Zeit können automatisierte Fertigungslinien für hydrogeformte Fahrwerkskomponenten mit folgenden integrierten Prozessen übernommen werden.

Technologietrend – IHU-Presshärten

Ziel

  • Kombination von hohen Umformgraden und Festigkeitssteigerung durch integrierte Wärmebehandlung in einer Umformstufe

→ Einsatz höchstfester und härtbarer Werkstoffe
→ Höhere Bauteilfestigkeit bei reduziertem Gewicht 

Prinzip

Umformmedium ist Gas (z. B. Stickstoff)
Erwärmung des Ausgangsrohres kann prozessabhängig durch Induktion, Konduktion oder konventionelle Ofenerwärmung erfolgen

→ Umformtemperaturen bis 1.000 °C sind prozess- und werkzeugtechnisch realisierbar 
→ Temperierte, wirkmedienbasierte Umformprozesse sind über geeignete Sensortechnik steuerbar

Presshärten mit temperierter Innenhochdruckumformung 


Leichtbaupotenzial mit IHU-Presshärten

Versuchsergebnisse

  • Verfahrensgrenzen werden mit Temperaturunterstützung deutlich positiv verschoben
  • Taktzeiten von unter 30 s sind auch für die temperierte wirkmedienbasierte Umformung realistisch
  • Deutlich höhere Duktilität beim Einsatz des lufthärtbaren Werkstoffes RobuSal®800 im Vergleich zum konventionellen presshärtbaren Werkstoff 22MnB5 

→ Höchstfeste Werkstoffkennwerte sind mit den Vorteilen des IHU-Verfahrens kombinierbar


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