Werkstoffe Gewichts- und Kostenreduzierung durch hochfeste Stähle im Fahrwerk

Von der Substitutionswelle bei Automobilstählen profitieren hochfeste Mehrphasenlegierungen. Nachdem sie sich im Karosseriebau etabliert haben, ist der Automobilzulieferer Thyssen-Krupp Umformtechnik dabei, diese Leichtbau-Werkstoffe im Fahrwerk einzusetzen. So werden aus dem Warmband CP-W 800 Querlenker gefertigt, die nicht nur zur Gewichtsersparnis führen, sondern auch zu reduzierten Fertigungskosten.

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Hochfeste Stähle und moderne Mehrphasenstähle mit einer Zugfestigkeit bis 1400 MPa gehören zu den erfolgreichsten Leichtbau-Werkstoffen im Automobilbau. Automobilproduzenten nutzen die hohe Festigkeit und gleichzeitig gute Umformbarkeit der Werkstoffe für gewichtsoptimierte, dünnwandigere Konstruktionen. Bei der Sicherheit müssen sie keine Abstriche machen, und was die Kosten angeht, erweist sich Stahl im Wettbewerb der Werkstoffe seit jeher als die wirtschaftlichste Lösung. Bislang werden hochfeste Mehrphasenstähle hauptsächlich in der Karosserie eingesetzt. Im Fahrwerk wendet man traditionell mikrolegierte Feinkornstähle mit Streckgrenzen von 355 bis 420 MPa an.

Warmband CP-W 800 hat Zugfestigkeit von 800 MPa und Streckgrenze von 680 MPa

Die Thyssen-Krupp Umformtechnik GmbH ist dabei, das zu ändern. Das Unternehmen aus dem Bereich Metal Forming von Thyssen-Krupp Steel fertigt Pressteile und Zusammenbauten in den Bereichen Karosserie und Fahrwerk für die internationale Automobilindustrie. Der Hauptsitz ist Bielefeld. Dort arbeitet man sehr erfolgreich daran, die Gewichts- und Kostenvorteile moderner Stahlwerkstoffe auch im Fahrwerk nutzbar zu machen. Das ist zum Beispiel bei einem Vorderachsquerlenker der Fall. Thyssen-Krupp Umformtechnik fertigt jährlich 1,2 Mio. Stück dieser Komponente für die sogenannte McPherson-Vorderachse aus dem Warmband CP-W 800 – einem Complexphasenstahl mit einer Zugfestigkeit von 800 MPa und einer Streckgrenze von 680 MPa von Thyssen-Krupp Steel.

Zuvor wurden solche Querlenker als zweischalige geschweißte Bauteile ausgeführt oder geschmiedet. Aufgrund der hohen Festigkeit des Complexphasenstahls konnte Thyssen-Krupp Umformtechnik ein einschaliges Bauteil konstruieren. „Damit wird nicht nur Gewicht einspart, bei der Fertigung kommt man auch mit weniger Einzelteilen und Fügeoperationen aus“, erläutert Dipl.-Ing. Ulf Sudowe, Leiter Entwicklung Chassis bei Thyssen-Krupp Umformtechnik in Bielefeld, die Vorteile des einschaligen Querlenkerkonzepts. Das Ergebnis: Das neue Bauteil führe zu einer Kostenersparnis von rund 20%.

Einsparungen bei Gewicht, Teileanzahl und Fügeprozessen

Einen ähnlichen Querlenker hat Thyssen-Krupp Umformtechnik für die Vorderachse eines Fahrzeugs, Modell Hochdachkombi, entwickelt. Bei diesem Modell sorgten zuvor zwei unterschiedliche Lenker für die Führung der vorderen Räder: Für Achslasten bis 1100 kg kam ein geschweißter, zweischaliger Lenker zum Einsatz. Für höhere Lasten bis 1200 kg – zum Beispiel aufgrund einer schwereren Motorvariante – griff man auf ein gegossenes Aluminiumteil zurück. Die neue Lösung aus Complexphasenstahl ist mit 2,8 kg nicht nur gut 1 kg leichter als die 3,87 kg schwere Aluminium-Gusslösung, sie unterbietet auch die 3,18 kg, die für die geschweißte Stahllösung zu Buche schlagen.

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