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Fahrwerke für die E-Mobilität: Bainitische Stähle und Hydroforming reduzieren Gewicht und steigern die Betriebsfestigkeit

05.06.19 | Salzgitter Hydroforming
Vollverkettete Großserienfertigung hydrogeformter Fahrwerkkomponenten bei der Salzgitter Hydroforming.
Foto der Fertigung bei der SZHF

Aktuelle batterieelektrisch oder hybrid angetriebene Fahrzeuge haben aufgrund der Energiespeicher und teilweise doppelten Komponenten im Antriebsstrang ein höheres Gewicht. Das Fahrzeuggewicht nimmt deshalb häufig deutlich zu. Die notwendige Absicherung der typischen Lastfälle aus Fahrbetrieb und Crash führt durch die angepasste Struktur der Karosserie und des Fahrwerks in den meisten Fällen zu weiterem Mehrgewicht.

Eine besondere Herausforderung ist die Absicherung der Betriebsfestigkeit von Fahrwerk-Rahmenstrukturen, oft auch Hilfsrahmen oder Integralträger genannt, unter Berücksichtigung der gegenüber konventionellen Antriebskonzepten nochmals engeren Package-Restriktionen.
Schon heute werden Achsrahmen meist durch Hydroforming beanspruchungsgerecht gestaltet und Fertigungsverfahren, Werkstoff und Wandstärke sorgfältig aufeinander abgestimmt. Hydrogeformte Achsen gelten daher in Fachkreisen als technisch besonders hochwertig und sind durch moderne vollverkettete Produktionskonzepte auch wirtschaftlich attraktiv.

Geschweißte Probengeometrie für zyklische Prüfung
Abbildung der Probengeomtrie

Die warmgewalzten bainitischen Top-Produkte der Salzgitter Flachstahl GmbH weisen im Vergleich zu alternativen Werkstoffen nicht nur bei statischen Kennwerten ein höheres Festigkeitsniveau auf, sondern zeigen insbesondere bei dynamischen Beanspruchungen in Schweißkonstruktionen einen deutlichen Performancegewinn.

Zyklische Kennwerte im Wöhlerdiagramm für die geschweißte Probengeometrie
Diagramm mit den Kennwerten der zyklischen Prüfung

Aufgrund erster Versuchsergebnisse der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH wurde der Werkstoff SZBS600 weiter intensiv für die besonders anspruchsvollen Achsrahmen der Elektromobilität untersucht.  

Im Rahmen der Initiative Automotive der Salzgitter AG arbeiten die Gesellschaften zusammen an der Umsetzung. Der SZBS600 der Salzgitter Flachstahl GmbH wurde verrohrt und seriennah bei der Salzgitter Hydroforming GmbH die IHU-Komponente erzeugt. Bei der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH erfolgte der Vergleich der beiden IHU-Komponenten aus SZBS600 und dem typischen Referenzwerkstoff S460MC.

Vergleich der beiden IHU-Komponenten aus SZBS600 und dem typischen Referenzwerkstoff S460MC
Abbildung zum Vergleich der Eigenschaften des SZBS600 und des S460MC.

Ergebnis: Die anspruchsvolle Umformung war bei höherem Festigkeitsniveau absolut vergleichbar mit dem weniger festen S460 MC. Die ermittelten maximalen Umfangsdehnungen aus dem Berstversuch von 13,4% beim SZBS600 ggü. 11,3% (S460MC) waren spürbar höher, und dies sogar bei bereits 0,2 mm reduzierter Wandstärke.  

Das Beste: Der Werkstoff SZBS600 als auch das Herstellverfahren Hydroforming ist bei Salzgitter sofort verfügbar und uneingeschränkt zur Steigerung der Betriebsfestigkeit und/oder Gewichtsreduzierung bei Komponenten der E-Mobilität nutzbar.

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