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Forschen für die Zukunft - Die Schlüsselbereiche der Salzgitter Mannesmann Forschung

20.02.19 | Salzgitter Mannesmann Forschung

Die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH (SZMF) ist eines der führenden Stahl-Forschungsinstitute in Europa. Rund 280 Mitarbeiter entwickeln an den Standorten 
Salzgitter und Duisburg die Zukunft dieses einzigartigen Werkstoffs. In eine Artikelserie stellen wir Ihnen die Konzernschwester der Salzgitter Flachstahl vor. Während im ersten Teil die Gesellschaft und ihre Kunden vorgestellt wurde, behandelt der zweite Teil die Kernarbeitsbereiche.

Entwicklung neuer Werkstoffe

In Durchfluss-Röhrenöfen können Vorgänge der Hochtemperaturkorrosion realitätsnah simuliert werden.
Foto eines Mitarbeiters bei der Durchführung einer Hochtemperaturkorrosionsprüfung

Eines dieser Arbeitsfelder ist die Entwicklung neuer Werkstoffe und Anwendungsbereiche. In Duisburg wie in Salzgitter wird an innovativen Werkstoffen bzw. Stählen für die jeweiligen Schwerpunkte des Standorts geforscht. Hier spielen computergestützte Simulationen eine wachsende Rolle, bei denen die Forscher immer feiner auflösende Methoden und leistungsfähigere Simulationen auf Basis werkstoffbezogener und thermo­dynamischer Datenbanken einsetzen. „Diese Simulationen dienen nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung zur experimentellen Forschung“, stellt Dr. Ritterbach klar. „Unser Ziel ist, das Verhalten unserer Produkte bei der Weiterverarbeitung oder die Eigenschaften eines aus unserem Material gefertigten Bauteils exakt vorherzusagen.“

So bleibt erfolgreiche Forschung immer ein Miteinander von Experiment und Simulation. Dies gilt für das Technikum in Salzgitter, wo die komplette Prozesskette für sämtliche Lieferformen der Salzgitter Flachstahl (SZFG) im Labormaßstab effizient und effektiv nachgebildet werden kann, ebenso wie für den Standort Duisburg. Dort geben oft Zukunftstechnologien die Zielsetzung vor, wie zum Beispiel die Entwicklung neuer Rohrstähle für den Energiesektor. Denn hochmoderne Kraftwerke mit regenerativen Brennstoffen wie Biomasse oder Abfall werden bei Temperaturen von mehr als 700 °C betrieben. Nicht nur diese Hitze müssen in den Wärmetauschern verbaute Stahlrohre mehr als 25 Jahre aushalten, auch 300 Bar Druck, Dampf, Rauchgase und Ascheablagerungen dürfen ihnen nichts anhaben. Solche Anforderungen erfordern die Entwicklung hochspezialisierter Sonderstähle mit komplexen Legierungskonzepten, wofür man in Duisburg bestens gerüstet ist. Ähnlich stark beansprucht werden Präzisrohre in Solarkraftwerken, da dort mehr als 600 °C heiße, aggressive Salzschmelzen als Energiespeicher eingesetzt werden.

Anwendungstechnik

Einrichtung des Lasers an der YAG-Laser-Versuchsanlage im Technikum Salzgitter
Foto eines Mitarbeiters, der den YAG-Laser einstellt

Zwei weitere Schlüsselbereiche der SZMF sind die Arbeit an den Prozessen zur Herstellung, Verarbeitung und Anwendung metallischer Werkstoffe sowie die an der Anwendungstechnik – von der Bauteilauslegung über die Umformtechnik bis zur Fügetechnik.

Bei Letzterem spielen Kunden aus dem Automobilbau eine große Rolle. Hier leistet die High-Speed-Umformpresse im Technikum Salzgitter wertvolle Dienste. Sie erlaubt es, die Umform­eigenschaften eines Werkstoffes an realen Bauteilen wie etwa einem Kotflügel zu bewerten. Ihre Presskraft von 1.000 t ermöglicht es, die Neuentwicklung höchstfester Stähle durch Bauteilversuche und spezielle Kennwertaufnahmen zu unterstützen. Mit Pressgeschwindigkeiten von 1 bis 500 mm/s kann dabei die Charakteristik der Kundenpressen nach­geahmt werden. Und auch das Presshärten, bei dem die Stahlbleche in speziellen Öfen aufgeheizt und mit einer Temperatur von 950 °C aus dem Ofen direkt ins Werkzeug gelegt werden, lässt sich mit der High-Speed-Umformpresse nachbilden.

Ein weiteres Beispiel für Anwendungstechnik ist die YAG-Laser-Versuchsanlage in Salzgitter, mit der Bleche von bis zu 18 mm Dicke geschweißt werden können. Als die Anlage 2012 in Betrieb ging, war sie eine der wenigen, die von industriellen Forschern eingesetzt wurde.

Oberflächentechnik

Ein vierter Schlüsselbereich der SZMF sind Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Oberflächentechnik mit Veredelungssystemen und ihrer Charakteristik vom Erscheinungsbild bis zur Korrosion. Da 80 % des kalt gewalzten Materials, das die Salzgitter Flachstahl GmbH herstellt, oberflächenbeschichtet ausgeliefert wird, ist das Technikum Salzgitter auch hier aktiv. So werden dort etwa in einem Schmelztauchsimulator die Produktionsprozesse der kontinuierlichen Feuerverzinkungsanlagen der SZFG im Labormaßstab abgebildet, um das Verfahren produktionsbegleitend zu analysieren und zu optimieren, neue Verfahrensschritte zu erproben und Produktentwicklungen durchzuführen.

Weitere Schlüsselbereiche sind die Material- und Bauteilcharakterisierung einschließlich Prüfverfahren und die ­Automatisierungs- und Prüftechnik sowie der Bau zerstörungsfreier Prüfanlagen. Schließlich nutzt das Forschen und Entwickeln nichts, wenn das Material nicht zuverlässig geprüft und Ergebnisse nicht zweifelsfrei bewertet werden können.

Optimierung von Ökobilanzen

Neben Verbesserungen an Material und Prozessen legen die Forscher ihren Fokus auf die Optimierung ökologischer Kennzahlen. So konnte etwa die Ressourceneffizienz der Herstellungsprozesse von Stahl verbessert werden. Und um die Umweltverträglichkeit von Produkten und Prozessen der Stahlproduktion zu bewerten, wurden bei der SZFG Primärdaten aus der Stahlproduktion erhoben und ökobilanziell bewertet. Die daraus resultierende Ökobilanz wird bei der Salzgitter Flachstahl auch zum Vergleich alternativer Produktionsprozesse eingesetzt.

Dass diese Tätigkeiten kein Arbeiten im Wolkenkuckucksheim sind, darauf legt Dr. Ritterbach Wert: „Wir stellen immer einen Bezug zwischen Unternehmenszielen und Marktanforderungen, Produkten und Technologien und den benötigten Ressourcen her. Denn am Ende muss immer ein verbesserter Kundennutzen entstehen. Das ist Sinn und Zweck der Übung.“

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