Werkstoff Stahl Pfiffige Lösungen für mehr Wirtschaftlichkeit

Stahl ist für viele Unternehmen der Werkstoff, mit dem sie ihre Produkte in Deutschland für die Märkte dieser Welt auf wettbewerbsfähigem Qualitäts- und Preisniveau produzieren können – und Stahl hat Zukunft, weil er Innovationen ermöglicht. Oft sind diese nur mit Stahl möglich.

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Gerade junge Leute dafür zu begeistern, die künftigen Herausforderungen selbstbewusst anzunehmen und sich zu qualifizieren, um die Innovationen weiter voranzutreiben – das ist eine der zentralen Aufgaben, der sich auch die heimischen Unternehmen zu stellen haben“, betonte Dr.-Ing. Wendelin Wiedeking, Vorstandsvorsitzender der Porsche AG und Schirmherr des Stahl-Innovationspreises 2006, bei der Preisverleihung in Essen.

Der Wettbewerb, der zu den erfolgreichsten seiner Art in Deutschland gehört, zeichnet Innovationen in vier Kategorien aus: „Produkte aus Stahl“, „Bauteile und Systeme aus Stahl für das Bauen“, „Stahl in Forschung und Entwicklung“ und „Stahl-Design“. Erstmals wurde in diesem Jahr ein Sonderpreis für den innovativsten Beitrag eines kleinen oder mittleren Unternehmens (KMU) vergeben.

Die rasante Erweiterung des Leistungsspektrums neuer Stahlsorten für den Karosseriebau, so Wiedeking, habe in den letzten Jahren einen dynamischen Prozess in Gang gesetzt, bei dem immer höhere Festigkeiten und verbesserte Oberflächen-Beschichtungen erreicht werden.

Stahl sei für viele Unternehmen der Werkstoff, mit dem sie ihre Produkte in Deutschland für die Märkte dieser Welt auf wettbewerbsfähigem Qualitäts- und Preisniveau produzieren können. Wiedeking: „Unser Wirtschaftssystem hat Zukunft, wenn es innovativ bleibt – und Stahl hat Zukunft, weil er innovative Lösungen bietet.“

Es gibt Innovationen die einfach nur mit dem Werkstoff Stahl zu lösen sind, wie einige der ausgezeichneten Lösungen beweisen.

Für die Entwicklung und Realisierung eines Stahlintegralgehäuses für Lenkgetriebe wurden die Schmitter-Chassis GmbH, Drensteinfurt, und die Visteon Deutschland GmbH, Kerpen, in der Kategorie „Produkte aus Stahl“ ausgezeichnet. Das für unterschiedliche Fahrzeugtypen flexibel anpassbare Gehäuse ist kostengünstig herzustellen und stärker belastbar als herkömmliche Bauteile aus Aluminium.

Höhere Leistungsfähigkeit, flexiblere Einsatzmöglichkeiten sowie kostengünstige Herstellung sind die herausragenden Merkmale des Stahlintegralgehäuses für Servozahnstangenlenkungen. Das an verschiedene Fahrzeugtypen flexibel anpassbare Gehäuse wird als Schweißkonstruktion aus umgeformten, vorkonfektionierten Präzisionsstahlrohren der Stahlsorte E235 mit Festigkeiten je nach Umformgrad von 450 bis 650 N/mm2 gefertigt.

Den Korrosionsschutz gewährleistet ein spezieller galvanischer Überzug. Die erstmals angeschweißten hydraulischen Versorgungsleitungen ermöglichen eine optimale Bauraumanpassung im Fahrzeug. Im Vergleich zu üblichen Aluminium-Gussvarianten zeichnet sich das Gehäuse durch hervorragende Präzision, höheren Betriebsdruck und günstigere Kosten, besonders wegen des halbierten Werkzeugaufwands, aus.

In einem anschließenden Schritt wurde das Gehäuse mit unterschiedlichen beanspruchungsgerechten Wanddicken weiterentwickelt und erfolgreich getestet. Über eine zusätzliche Konstruktionsänderung konnte das seitlich angeordnete herkömmliche Druckstück der Lenkung durch ein axiales Führungs- und Druckstück ersetzt werden. Beide Innovationsschritte zusammen bieten eine Gewichtsreduzierung des Lenkgehäuses aus Stahl um etwa 10% im Vergleich zu einem entsprechenden Aluminiumgehäuse. Die Kosten der gesamten Baugruppe reduzieren sich um 25%. Durch die Erhöhung des Betriebsdrucks von 130 auf rund 200 bar werden diese Zahnstangenlenkungen auch für das Segment der Nutzfahrzeuge interessant.

Reserverad und Radwechsel werden überflüssig

Damit Radwechsel auf Autobahnen oder Landstraßen der Vergangenheit angehören, hat die Continental AG, Hannover, den Conti-Support-Ring (CSR) entwickelt: Ein gewellter Stahlring im Reifen, flexibel auf Gummi gelagert, trägt die Radlast und verankert den Wulst des Reifens, wenn bei einer Panne die Luft entweicht. Das Fahrzeug bleibt beherrschbar und kann bis zu einer Geschwindigkeit von 80 KmH auf diese Weise noch etwa 200 Kilometer zurücklegen.

Der CSR wird aus einem lasergeschweißten Stahlblechring, mit einem dem Drehrollieren verwandten neuen Umformverfahren gefertigt. Zum Einsatz kommt ein speziell auf die Fertigung und Anwendung dieses Sicherheitselements abgestimmter, neu entwickelter nichtrostender Stahl mit großer Zugfestigkeit bei gleichzeitig sehr hoher Dehnung.

Der Einsatz des Conti-Support-Ring ist auf handelsüblichen Pkw-Felgen in Kombination mit Standardreifen möglich. Vier dieser Ringe wiegen weniger als ein vollwertiges Reserverad. Obwohl er nur eine geringe Masse hat, nimmt der hochfeste Edelstahl-Ring extreme plastische Verformungsenergie auf. Daher eignet er sich speziell auch für Fahrzeuge mit höherem Gewicht. Da der Ring bei normalem Fahrbetrieb keine tragende Funktion übernimmt, ergeben sich auch keinerlei Einbußen beim Fahrkomfort. In der Erstausrüstung bietet Daimler-Chrysler den Stahlring für den Maybach optional an.

Hohe Wirtschaftlichkeit, Robustheit und lange Nutzungsdauer sind die wichtigsten Kriterien bei der Entscheidung über den Einsatz von Rolltoren in Produktions- und Lagerhallen. Die Hörmann KG, Dissen, entwickelte in Kooperation mit der Firma Dreistern und einem Stahlproduzenten ein Verfahren, bei dem erstmals walzhartes Stahlfeinblech zu doppelwandigen Rolltorprofilen verarbeitet wird.

Das bandverzinkte Material mit einer Dicke von nur 0,33 mm hat eine sehr hohe Festigkeit. In einer neu entwickelten Profilieranlage mit insgesamt 32 Stationen erhält das Blech exakt die gewünschte Kontur. So können Profilquerschnitte in einem fortlaufenden Umformprozess hergestellt werden, die mit walzhartem Material bislang nicht realisierbar waren. Selbst bei den erforderlichen extremen Umformungen bleibt die homogene Struktur der elektrolytisch aufgetragenen Zinkschicht erhalten.

Keine Beulen durch hohe Festigkeit

Kostengünstige, besonders robuste Rolltore mit geringem Gewicht zur Entlastung von Antrieb und Steuerung sind das Ergebnis. Die hohe Festigkeit des eingesetzten Stahls garantiert eine hervorragende Beulfestigkeit. Um nahezu 30% verbessert sich die Wärmeisolierung aufgrund der dünnen Bleche gegenüber vergleichbaren Toren aus Aluminium. Die neuen Profile stellen eine äußerst wirtschaftliche und praxistaugliche Lösung dar. Mit dem für dieses Jahr geplanten Start der Serienfertigung öffnen sie Rolltoren aus Stahlblech ein Marktsegment, das bislang von anderen Werkstoffen dominiert wird.

Steckverbindungen umformen statt schweißen

Die Beckert Brunnentechnik GmbH aus Nordhausen, ein typischer Vertreter eines kleinen Unternehmens, entwickelte eine Steckkupplung für Rohrleitungen, die in einem speziellen Umformverfahren hergestellt wird und eine Materialeinsparung von bis zu 30% mit sich bringt.

Aus Brunnen wird Trinkwasser oder Brauchwasser durch eine Tauchpumpe zu Tage gefördert. Sie ist am unteren Ende der in dem Brunnen installierten Steigleitung hängend eingebaut. Die Verbindungen der Steigleitungsrohre müssen dicht, korrosionsbeständig, zugfest und verdrehsicher sein. Sie sollen zudem eine einfache Montage und Demontage selbst in kleinsten Bauräumen ermöglichen. Konventionell werden hierfür als Drehteile hergestellte und an den Rohrenden angeschweißte Kupplungen eingesetzt.

Hermann Beckert hat in seinem Handwerksbetrieb Steigleitungen mit zugfesten Steckkupplungen entwickelt. Dazu nutzt er die guten Umformeigenschaften von nichtrostendem Stahl. Mit einer für diesen Zweck selbst entwickelten hydraulischen Umformpresse wird das Rohr auf der einen Seite zu einem Steckzapfen und auf der anderen zu einer Steckmuffe kalt umgeformt.

Das Zapfenteil weist eine umlaufende Sicke auf, die den Dichtring aufnimmt. Muffe und Zapfen erhalten außerdem eine Innen- und Außensicke, in die bei der Montage eine Edelstahl-Drahtspirale als Verbindungselement eingeschoben wird. Die Spirale ist auf der Außenseite geschliffen und erreicht so eine hohe Tragfähigkeit. Ausformungen im Muffen- und im Zapfenteil greifen im montierten Zustand ineinander und gewährleisten damit die Verdrehsicherheit der verbundenen Rohre.

Im Vergleich zu Rohren mit konventionell gefertigtem Kupplungssystem benötigt die Herstellung eines Drei-Meter-Rohrs rund 30% weniger Material, rund 65% weniger Fertigungszeit und 80% weniger Energie.

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