Autotüren-Benchmark Mehr Transparenz im Karosserie-Rohbau

Ein Benchmark-Projekt von Thyssen-Krupp Tailored Blanks zeigt Möglichkeiten, wie den Rohbau von Autotüren noch besser optimieren kann. Auch ein Vergleich bestehender Türzenkonzepte ist dadurch möglich.

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Eine Rohbau-Autotür kostet im Durchschnitt 45 Euro. Die Steifigkeit beträgt im Mittel etwa 110 N/mm und das flächenspezifische Gewicht rund 14 kg pro Quadratmeter. Automobilhersteller, die mit ihren Türen durchweg in der Nähe dieser Durchschnittswerte liegen, können sagen, dass sie alles richtig machen.

Andere Automobilherstellerer, deren Türen „hier und da“ deutlich vom Standard abweichen, machen vielleicht auch alles richtig, so Likas Korves, Leiter Verkauf bei der Thyssen-Krupp Tailored Blanks GmbH, Duisburg. Schließlich gebe es gute für die Unterschiede. Wenn nicht, können sie nun von Thyssen-Krupp Tailored Blanks detaillierte Aussagen auf Basis eines Benchmark-Projekts erhalten, wie man Autotüren noch besser optimieren kann.

Das Unternehmen hat gemeinsam mit der Division Auto der Thyssen-Krupp Steel AG 18 Rohbau-Türen aus aktueller Großserienproduktion untersucht, getestet und miteinander verglichen. Daran beteiligt waren außerdem die Thyssen-Krupp Drauz Nothelfer GmbH, Heilbronn (Segment Technologies des Thyssen-Krupp-Konzerns), der Engineering-Dienstleister Bertrandt, München, und das Institut für Kraftfahrwesen der RWTH Aachen.

Weltweit erstmalig haben diese Partner eine umfassende, praxisorientierte Untersuchung zu einer zentralen Automobilkomponente – der Autotür – vorgenommen. Die Automobilkunden zeigten sich äußerst interessiert an den Ergebnissen, heißt es.

Transparenz macht Optimierungspotenziale sichtbar

Das Besondere an dem Türen-Benchmark genannten Projekt ist: Es wurden Möglichkeiten gefunden, die unter verschiedensten fertigungstechnischen Rahmenbedingungen und im Rahmen diverser kalkulatorischer und konstruktiver Konzepte entstehenden Bauteile miteinander vergleichbar zu machen. So ist laut Korves eine Transparenz entstanden, die den einzelnen Hersteller in die Lage versetzt, unter Berücksichtigung seiner spezifischen Rahmenbedingungen Optimierungspotenziale zu erkennen: Viel besser als bei einem per CAD entworfenen Konzept für die ideale Rohbau-Tür sei damit der Blick auf Mitbewerber frei, die ähnliche Konzepte verfolgten, jedoch zu Ergebnissen kämen, die man selber auch erreichen möchte. Die Kooperation mit den Kunden werde bereits in der Entwicklungsphase intensiver.

Das Türen-Benchmark-Projekt dauerte ein Jahr. Gegenstand der Untersuchung war das Metallgerippe einer Rohbautür – einschließlich der Serienscharniere und der Fangbänder, die Türen beim Überöffnen sichern. Die getesteten Marken reichen von Audi bis Volvo und schließen auch außereuropäische Hersteller wie Nissan, Honda, Toyota und Kia ein. Das Modellspektrum reicht von Kleinwagen wie dem Kia Rio über Automobile der gehobenen Mittelklasse wie dem VW Passat bis hin zu Oberklasse-Limousinen wie der E-Klasse von Mercedes Benz. Ein Ergebnis der Untersuchung: Es gibt fünf verschiedene Grundkonzepte für die Konstruktion einer Rohbau-Tür.

Analysiert wurden ferner die Kosten und das Gewicht, einschließlich dem Flächengewicht der Türen. Die Belastbarkeit der Konstruktion bei den Lastfällen Überöffnung und Türabsenkung sowie die Steifigkeit in den Bereichen Fensterrahmen und Brüstung waren weitere Schwerpunkte des Türen-Benchmark.

Um die Kosten vergleichbar zu machen, hat man für alle Türen ein Produktionsvolumen von 200000 Fahrzeugen im Jahr angenommen und einen einheitlichen, für Automobilkunden typischen Stahlpreis zugrunde gelegt. Die Rohbau-Fertigungsanlagen hat das Team von Thyssen-Krupp Tailored Blanks und Thyssen-Krupp Steel gemeinsam mit Thyssen-Krupp Drauz Nothelfer entsprechend der Konstruktion der Bauteile entworfen und für die Kostenkalkulation angenommen, dass die Anlage in einer neu erbauten Produktionsstätte errichtet wird.

Neue Ausgangsbasis für die Türenentwicklung

Bei den Belastbarkeits- und Steifigkeitstests konnten die Türen-Benchmarker auf die Unterstützung der Bertrandt AG zurückgreifen, die an ihrem Münchener Standort einen Prüfstand zur Verfügung stellte. Die Kräfte und Hebelverhältnisse für die Tests waren angelehnt an die Lastenhefte, mit denen die Automobilhersteller solche Prüfungen selbst durchführen. Auch dabei wurden die unterschiedlichen Hebelverhältnisse bei groß- und kleinformatigen Türen durch entsprechende Berechnungsformeln angeglichen.

Gemessen und dokumentiert wurden die Türabsenkung bei einer definierten Belastung, die Fensterrahmensteifigkeit, Brüstungssteifigkeit und Verformung, die eine Tür beim „Überöffnen“ – etwa durch einen heftigen Windstoß – erfährt. Zusätzlich hat man die Einzelergebnisse zu einer Darstellung der allgemeinen Leistungsfähigkeit der Konstruktion zusammengefasst.

Thyssen-Krupp Tailored Blanks hat die Resultate der Untersuchungsschwerpunkte dokumentiert und die Einzelergebnisse zusätzlich zu einer Gesamtbewertung zusammengefasst. Mit der Gesamtbewertung ließe sich auch die Frage „Wer hat die beste Tür?“ beantworten, wäre sie laut Korves nicht falsch gestellt. Was eine Tür leisten kann, hängt immer auch vom Konzept für die gesamte Karosserie ab – zum Beispiel davon, wie viel das Bauteil zur Crashsicherheit des jeweiligen Automobils beitragen muss. Was Experten an der Untersuchung interessiert, sind Zusammenhänge wie der zwischen der Verwendung geschweißter Scharniere und der Stabilität einer Tür, wenn diese mit einer Kraft von 1000 N nach unten gedrückt wird.

Teure Konstruktionen nicht unbedingt besser

Von hohem Interesse für die Entwickler in der Automobilindustrie wird laut Korves auch die Erkenntnis sein, dass eine aufwändig und teuer konstruierte Oberklasse-Tür in der Addition der Einzelergebnisse nicht unbedingt besser abschneidet als die einfach konstruierte Tür eines Kleinwagens. Erkennbar macht die Studie auch Zusammenhänge zwischen der Grundkonstruktion – dem so genannten Türenkonzept – und dem Abschneiden der entsprechenden Türen in den einzelnen Untersuchungsschwerpunkten.

Für Korves ist natürlich auch die Erkenntnis wichtig, dass ein Türenkonzept, bei dem ein Tailored Blank verwendet wird, im Benchmark am besten abschneidet. Allerdings sieht der Verkaufsleiter den eigentlichen Benchmark-Nutzen in einem deutlich verbesserten Know-how, von dem Kunden nachhaltig profitierten: „Wir stellen unsere Erkenntnisse für die Bewertung künftiger Türkonzepte zur Verfügung und sind schon mehrfach gebeten worden, neu entwickelte Türen in unseren Benchmark aufzunehmen.“

Weitere Informationen: Jörg Maas, Thyssen-Krupp Tailored Blanks GmbH, 47139 Duisburg, Tel. (02 03) 52-40167, joerg.maas1@thyssenkrupp.com

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