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Messe Tube 2018

Rohre zeigen Vielfalt in der Konstruktion

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Erste Erfolge hat man dem Vernehmen nach auch bei warmgewalzten Achsrohren erzielt. Hier ist die Serienbelieferung bereits angelaufen. Darüber hinaus hat das Unternehmen bei Achsen sowie Spurstangen und Achslenkern für Nutzfahrzeuge mehrere Stahl- und Rohrkonzepte bei Kunden platziert und Prototypen geliefert.

Rohre unterstützen den Leichtbau

Auch wenn der Verbrennungsmotor im Fahrzeugbau noch lange nicht ausgedient hat, kann man davon ausgehen, dass die Elektromobilität in Zukunft zunehmend an Bedeutung gewinnen wird. Darauf müssen sich die Hersteller von Rohrkomponenten einstellen. Doch ihnen kommt entgegen, dass der Leichtbau mit zunehmender Verbreitung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen an Bedeutung gewinnen dürfte. Akkupacks für eine auskömmliche Reichweite von 300 bis 500 km wiegen derzeit noch viele Hundert Kilogramm, woran sich zumindest in näherer Zukunft nicht allzu viel ändern wird. Falls man nicht doch auf die Batterien weitgehend verzichten kann - wie bei der Brennstoffzelle - ist eben Gewicht sparen an anderer Stelle angesagt.

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Passend zum Thema hat Thyssenkrupp Precision Steel in Hohenlimburg ein Bauteil für das Fahrwerk von Elektrofahrzeugen präsentiert. Der Mittelbandspezialist im Konzern hat dafür eine superleichte Rohrkonstruktion aus hochfestem Stahl (HBS 800) entwickelt. Die Fahrwerkskomponente soll aufgrund des verringerten Materialeinsatzes eine Gewichtseinsparung von über 34 % erlauben. Das Bauteil bietet darüber hinaus laut Unternehmen Vorteile wie verkürzte Produktionszeiten und einen verringerten Verschnitt. Für Serienhersteller besonders wichtig: Für die Produktion der Rohrkonstruktion können sie ihre konventionellen Fertigungsverfahren nutzen.

Als weiterer Bestandteil des neuen Fahrzeugkonzepts sind zudem Rohrstabilisatoren aus Mangan-Bor-Stahl zu nennen. Diese sollen eine Gewichtsersparnis von 45 % bringen und aufgrund des homogenen Gefüges und enger Dickentoleranzen auch das Hochfrequenzschweißen zulassen. Das Konzept erlaubt außerdem variable Wanddicken, die eine weitere Gewichtsreduzierung ermöglichen. Gefertigt werden diese neuen Stahl-Leichtbauteile von einem Weiterverarbeiter für die Automobilindustrie. Laut Thyssenkrupp Steel Europe AG soll die Entwicklung der Kooperationspartner bei einem Projekt für den asiatischen Markt umgesetzt werden, das als Ziel ein besonders langlebiges Elektromobil vorsieht.

Hybridrohre aus Stahl und Aluminium mit Innenhochdruck-Umformung bearbeiten

Neben Stahl und verschiedenen Kunststoffen gehört Aluminium zu den meistverwendeten Werkstoffen im Automobilbau. Das Verbinden von Stahlbauteilen mit solchen aus Aluminium ist aber mit Problemen behaftet. An der Lösung hat das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) gearbeitet. Das Ergebnis sind Hybridrohre aus Aluminium und Stahl (Tailored Hybrid Tubes), die sich mittels Innenhochdruckverfahren umformen lassen. Dazu werden zunächst Rohrelemente aus Stahl und Aluminium mithilfe des Laserlötens gefügt. Anschließend ist das Innenhochdruckumformen möglich, ohne dass die Verbindung bricht. Die Entwickler sind laut Tube-Mitteilung davon überzeugt, dass sich mit diesem Verfahren künftig besonders leichte Bauteile für Fahrzeugkarosserien herstellen lassen.

Die Innenhochdruckumformung von Hybridrohren verbindet zwei Leichtbauansätze: Einerseits die Gewichtseinsparung durch die Geometrie der Bauteile, denn Rohre sind generell im Verhältnis zu ihrem Gewicht sehr steif und stabil. Andererseits lässt sich mit der Kombination von Stahl und Aluminium weiteres Gewicht einsparen: Aus dem schwereren Stahl werden nur die Abschnitte gefertigt, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Die weniger belasteten Segmente des Bauteils können dagegen aus Aluminium bestehen.

Die Herausforderung beim Herstellen solcher Hybridbauteile besteht darin, dass sich Stahl schwerer umformen lässt als Aluminium. Auch müssen die Rohrabschnitte so miteinander verbunden werden, dass beim Umformen keine Risse in der Fügezone entstehen. Weil sich beim Schweißen eine spröde, nicht umformbare Naht bildet, werden die Stahl- und Aluminiumrohre mittels Laserlöten verbunden. Bei diesem Verfahren wird das Aluminium-Silizium-Lot mit dem Laserstrahl lokal erwärmt und aufgeschmolzen. Der geringe Wärmeeintrag verhindert dabei das Entstehen spröder Bestandteile, die die mechanischen Eigenschaften der Naht beeinträchtigen.

Die gelötete Fügezone hält laut Entwickler einem Druck von bis zu 900 bar stand. Solche Drücke sind in der Innenhochdruckumformung mehr als ausreichend, um Aluminium oder Stahl zu verformen. Für eine möglichst gleichförmige Umformung und optimale Ergebnisse empfehlen die Experten die Kombination aus Stahl (E235+C) mit einer höherfesten Aluminiumlegierung (EN AW-6082).

Bis zur kommenden Ausgabe der Internationalen Rohrfachmesse Tube 2018 werden den Forschern und Entwicklern sicher noch weitere Innovationen rund um das Thema Rohr einfallen, wie die Messe mitteilt. Daneben werden wie immer auch Neuentwicklungen bei Anlagen und Maschinen zur Herstellung und Bearbeitung von Rohren ein Bestandteil der Messe sein. Die Tube 2018 findet wieder gemeinsam mit der weltgrößten Draht- und Kabelmesse, Wire, vom 16. bis 20. April 2018 auf dem Düsseldorfer Messegelände statt.

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Über den Autor

 Stéphane Itasse

Stéphane Itasse

MM MaschinenMarkt