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Leitfaden gibt Tipps für die Wahl des richtigen Werkstoffs

| Autor / Redakteur: Petra Hausmann / Andrea Gillhuber

Im Elektrolichtbogen-Ofen schmilzt Swiss Steel, ein Schwesterunternehmen von Steeltec, den Rohstoff für die ETG- und HSX-Blankstahlprodukte.
Im Elektrolichtbogen-Ofen schmilzt Swiss Steel, ein Schwesterunternehmen von Steeltec, den Rohstoff für die ETG- und HSX-Blankstahlprodukte. (Bild: Swiss Steel)

Die Qualität eines Bauteils ist nur so gut wie das Material, aus dem es gefertigt wurde. Ein neuer Leitfaden unterstützt Unternehmen nun bei der Wahl des richtigen Werkstoffs.

Für Spezialstahl und Hightechbauteile gilt gleichermaßen, dass sie eine dauerhaft hohe Qualität und Leistungsfähigkeit vorweisen müssen. Eine prozesssichere und effiziente Fertigung ist angesichts des steigenden Kostendrucks am Markt eine zusätzliche Herausforderung für Anwender. Bislang bewährte Stahlsorten auf den Prüfstand zu stellen und Produktionsverfahren zu optimieren, wird zu einem wettbewerbsentscheidenden Faktor. Der Leitfaden „Starke Stahllösungen für anspruchsvolle Anwendungen“ von Steeltec erklärt, wie Komponentenhersteller potenzielle Risiken effektiv vermeiden und welche Vorteile die richtige Materialauswahl für die Fertigungsprozesse und den Bauteileinsatz ermöglicht.

Der optimale Weg zum Werkstoffkonzept

Der stärkste Stahl ist nur so überzeugend wie das zugrunde liegende Werkstoffkonzept. Steeltec, ein Unternehmen der Gruppe Schmolz + Bickenbach, ist Entwicklungspartner für individuelle Stahllösungen: Eine ganzheitliche Betrachtung führt die Produktion von Kunden aus der Automobil- und Hydraulikindustrie und dem Maschinenbau zum Erfolg. Zentrale Voraussetzung dafür ist ein individuelles Werkstoffkonzept, das das Unternehmen in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden erstellt. „Unser Prinzip ist es, mögliche Fehler bereits im Vorfeld des Serienanlaufs der Herstellung von Präzisionsbauteilen zu vermeiden. Wir geben unseren Anwendern Handlungsempfehlungen, wie sie den optimalen Stahl zur Steigerung ihrer Wettbewerbskraft wählen“, sagt Guido Olschewski, Leiter Qualität und Entwicklung von Steeltec. Welche Punkte zu beachten sind, um eine effiziente Fertigung und das bestmögliche Bauteilergebnis zu erzielen, verrät der neue Leitfaden des Stahlspezialisten. Je nach Einsatzgebiet variieren die Anforderungen an die Stahleigenschaften sehr stark. Wer die Beanspruchung des Stahls im Bearbeitungsverfahren und im Einsatz des Bauteils bei der Wahl des Werkstoffs nicht berücksichtigt, riskiert beispielsweise einen hohen Werkzeugverschleiß, lange Maschinenstillstandszeiten und steigende Prozesskosten. Im schlimmsten Fall ist Bauteilversagen die Folge – ganz zu schweigen von dem Vertrauensverlust der Endkunden.

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Die gesamte Wertschöpfungskette im Blick

Wie Bauteilhersteller diesen Gefahren effektiv entgegenwirken und welche Möglichkeiten sich mit der richtigen Werkstoffauswahl für die Betriebsprozesse ergeben können, erklärt der oben genannte Leitfaden. Fünf Schritte führen Bauteilhersteller zur stärksten Stahllösung.

  • Schritt 1: Zu Beginn der Werkstoffauswahl ist es von wesentlicher Bedeutung, den Blick auf das Ende der Prozesskette zu richten: Über welche Eigenschaften muss der Stahl verfügen, um im Einsatz dauerhaft belastbar zu sein? Zudem gilt es, alle Verarbeitungsschritte, die der Werkstoff auf dem Weg vom Stabstahl zum Bauteil durchläuft, lückenlos zu betrachten. Dafür ist eine detaillierte Übersetzung sämtlicher Anwendungsanforderungen in Werkstoffeigenschaften notwendig. Denn diese Parameter bestimmen über die Prozesskosten in der Weiterverarbeitung sowie über die Langlebigkeit des Bauteils.
  • Schritt 2: „Wir empfehlen im zweiten Schritt eine detaillierte Analyse der gesamten Prozesskette und der einzelnen Verfahrensschritte – die Voraussetzung für den Endabnehmer, um ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erzielen“, erläutert Guido Olschewski. Mithilfe von Zuverlässigkeits- und Qualitätssicherungsmethoden werden die Stahleigenschaften und die Schritte in der Weiterverarbeitung optimal aufeinander abgestimmt. Entwicklung, Fertigung und Vertrieb arbeiten Hand in Hand, um das optimale Ergebnis zu erzielen. „Für ein ideales Ergebnis weisen wir unsere Kunden auf die technischen Stellschrauben hin, an denen sie in ihrer Fertigung noch drehen können“, ergänzt Olschewski. Im Ergebnis verkürzen sich die Serienanlaufzeiten und die Teilekosten sinken.
  • Schritt 3: Die anforderungsgerechte Auswahl sowie Dosierung der Legierungselemente und die gezielte Einstellung des Reinheitsgrades in der Stahlschmelze sind die Basis für die stärkste Stahllösung für Prozess und Bauteil. Die Voraussetzung sind modernste Technologien und ein fundiertes Werkstoff-Know-how in der Stahlherstellung. „Wir ermitteln die technologischen Parameter für die Fertigung mithilfe von Berechnungsmodellen. Die Entwicklungszeiten werden somit deutlich verkürzt“, betont Guido Olschewski. Für anspruchsvolle Herstellungsprozesse und extrem beanspruchte Präzisionsbauteile eignen sich die hoch- und höherfesten Spezialblankstähle ETG und HSX von Steeltec optimal. Diese zeichnen sich bereits im Lieferzustand durch eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit aus.

Die nachweislich stärkste Stahllösung

  • Schritt 4: Der vorletzte Schritt beinhaltet die Sicherung der Qualität des Werkstoffs. Steeltec verwendet verschiedene Prüfmethoden zur Validierung der stärksten Stahllösung. Sie richten sich nach den Anforderungen der Kunden an das Material: So empfehlen sich beispielsweise Zugversuche, Härte-, Wirbelstrom- und Ultraschallprüfungen sowie optische Messmethoden, um die Eigenschaften des Spezialstahls zu validieren. Mit seiner hohen Lösungskompetenz und präventiven Fehlervermeidung entwickelt Steeltec hoch- und höherfeste Spezialstahlsorten, die eine wirtschaftliche Alternative zu konventionellem Vergütungsstahl darstellen.
  • Schritt 5: Ein innovatives Werkstoffkonzept ermöglicht eine nachhaltige Steigerung der Wettbewerbskraft. „Wer sich für die Zusammenarbeit mit Steeltec entscheidet, ebnet den Weg für höchste Qualität und möglichst niedrige Teilekosten. So leisten wir gemeinsam mit unseren Kunden einen Beitrag zu einer nachhaltigen Wettbewerbsfähigkeit“, sagt Guido Olschewski. Im Rahmen einer Entwicklungspartnerschaft mit Steeltec lassen sich zukunftsweisende Bauteile fertigen und gleichzeitig Einsparpotenziale in der Fertigung realisieren.

Erfolgsmodell Entwicklungspartnerschaft

Bestes Beispiel für ein zielführendes Werkstoffkonzept ist die Entwicklungspartnerschaft mit Metabo, einem führenden Hersteller von professionellen Elektrowerkzeugen. Die Aufgabenstellung war, den optimalen Spezialstahl zu finden, um den Marathonmotor für die 1700-W-Winkelschleifer-Kompaktklasse weiterzuentwickeln. „Die Herausforderung bestand darin, den Wirkungsgrad des Motors bei gleicher Baugröße zu steigern. Zentral war die passende Werkstoffauswahl für die Ankerwelle, das Herzstück des Antriebs. Mit unserem ETG 100 konnte das Drehmoment des Motors um 50 % gesteigert werden“, fasst Olschewski zusammen.

Außerdem lieferte Steeltec den Stahl im Sondermaß, sodass Metabo von geringem Materialverlust bei der spanabhebenden Bearbeitung profitierte. Im Ergebnis reduzierte Metabo sowohl Bearbeitungsschritte als auch Produktionskosten und verbesserte die Bauteilqualität bei einer konstant hohen Prozesssicherheit.

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* Petra Hausmann arbeitet bei der Steeltec AG in 6020 Emmenbrücke (Schweiz), Tel. (00 41-41) 2 09 56-0, www.steeltec.ch

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