Beschreibung
P 1055 – Entwicklung von höchstfesten Stählen für alternative Wärmebehandlungen und für die Kaltmassivumformung von Bauteilen im KfzAntriebsstrang
Die steigenden Anforderungen im Pkw-Bereich an Sicherheit, Komfort und Fahrleistung haben in den vergangenen Jahren zu einer kontinuierlichen Zunahme des Fahrzeuggewichts geführt. Damit zukünftig eine weitere Entwicklung im Bereich der Fahrdynamik bei gleichzeitiger Reduzierung von CO2-Emissionen und Verbrauch erzielt werden kann, muss diesem Trend durch neue Leichtbau-Maßnahmen begegnet werden. Dafür werden ausgehend vom heutigen Stand der Technik Ansätze im Bereich des stofflichen und konstruktiven Leichtbaus sowie des Fertigungs- und Konzeptleichtbaus verfolgt. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wurden neue Stähle und/oder eine angepasste Wärmbehandlung für Bauteile entwickelt, die im Antriebstrang eingesetzt werden. Der Schwerpunkt lag dabei im Bereich des stofflichen Leichtbaus. Laut einer Studie des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen (ika) beruhen ca. 1/3 der Leichtbauideen für den Antriebsstrang auf stofflichem Leichtbau. Dabei wurde auch das Problem identifiziert, dass in vielen Fällen Maßnahmen im Bereich des stofflichen Leichtbaus in der Regel mit anderen Maßnahmen aus dem Bereich des konstruktiven Leichtbaus bzw. des Fertigungsleichtbaus unmittelbar verknüpft sind. Der damit verbundene sehr hohe Aufwand führte bisher zu großen Hemmnissen bei der Umsetzung dieser stofflichen Leichtbauansätze. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde diese Problematik in Kooperation mit weiteren Teilprojekten aufgegriffen.
Ein erster Schwerpunkt lag hierbei auf der Entwicklung und Optimierung von Stählen mit höherer Beanspruchbarkeit für Leichtbauanwendungen im Antriebsstrang. Dazu wurden großtechnisch bereits eingeführte Einsatz- und Vergütungsstähle bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung und Wärmebehandlung so modifiziert, dass das Potenzial ihres Eigenschaftsprofils in weit höherem Maße als bisher ausgenutzt wird. Weiter wurden mit Fokus auf großtechnische Realisierung neue Werkstoffkonzepte durch Mikrolegierung gezielt auf das erfolgversprechende Wärmebehandlungsverfahren Carbonitrieren abgestimmt, die zu einer höheren Bauteilbeanspruchbarkeit führen und somit über ein erhöhtes Leichtbaupotenzial verfügen. Die Bewertung des Leichtbaupotenzials erfolgte anhand des Bauteils Zahnrad in umfangreichen experimentellen Tragfähigkeitsuntersuchungen.
Den zweiten Schwerpunkt des Forschungsvorhabens stellte die Erhöhung des Leichtbaupotenzials der Antriebsstrangbauteile in Verbindung mit dem Fertigungsleichtbau dar. Von besonderem Interesse ist hierbei die Kaltmassivumformung von Stählen mit einem hohen Umformvermögen, die kostengünstiger als leichtere Aluminiumlegierungen sind und die erforderliche hohe Grundfestigkeit besitzen. Um eine Kostenreduktion bei der Herstellung sicherstellen zu können, sollte auf eine nachfolgende Wärmebehandlung verzichtet werden. Es wurden daher neu entwickelte, aber noch nicht kommerziell verfügbare Werkstoffe mit höherer Umformbarkeit für die Kaltmassivumformung bezüglich ihres Eigenschaftsprofils und ihres Herstellweges optimiert.
Veröffentlichung:
Februar 2020
Beteiligte Unternehmen:
ArcelorMittal Hochfeld GmbH, Bharat Forge CDP GmbH, Bodycote Wärmebehandlung
GmbH, BorTec GmbH, Daimler AG, Deutsche Edelstahlwerke GmbH, EZM
Edelstahlzieherei Mark GmbH, Felss Systems GmbH, fischerwerke GmbH & Co. KG,
Georgsmarienhütte GmbH, GKN Driveline Trier GmbH, HAMMERWERK FRIDINGEN
GmbH, Hanomag Lohnhärterei GmbH, Härterei Tandler GmbH & Co. KG, Heess GmbH
& Co. KG, Hirschvogel Umformtechnik GmbH, Johann Hay GmbH & Co .KG, LechStahlwerke GmbH, Mannesmann Precision Tubes GmbH, Opel Automobile GmbH,
Räuchle GmbH + Co. KG, RENK Aktiengesellschaft, Robert Bosch GmbH, Rohde
Schutzgasöfen GmbH, Rohrwerk Maxhütte GmbH, Saarstahl AG, Salzgitter
Mannesmann Forschung GmbH, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Sidenor SA,
SKF GmbH, Swiss Steel AG, Vallourec Deutschland GmbH, Vestas Nacelles
Deutschland GmbH, voestalpine BÖHLER Edelstahl, Volkswagen AG, ZF
Friedrichshafen AG
Forschungseinrichtungen:
Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen
Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT, Bremen
FZG – Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau, TU München
