23.04.2012

Die Schlankmacher für Automobile

Schuler präsentiert auf der Hannover Messe Lösungen zur Umformung von Karbon, hochfesten Stählen und Aluminium

Autos müssen leichter werden, um die Umwelt weniger zu belasten: Eine Gewichtseinsparung von 100 Kilogramm reduziert den Benzinverbrauch um 0,3 bis 0,6 Liter pro 100 Kilometer. Auch Elektro-Autos sind auf Leichtbauteile – zum Beispiel aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (Karbon) – angewiesen, die das Gewicht der schweren Batterien ausgleichen. Auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April 2012 zeigt der Pressen-Hersteller Schuler, wie sich solche Teile herstellen lassen.

Schuler kann auf eine langjährige Erfahrung mit Leichtbau zurückblicken: Bereits 1998 entwickelte der Konzern die ersten Pressen zur Verarbeitung von kohlefaserverstärktem Kunststoff (abgekürzt CFK), mit dem sich im Vergleich zu herkömmlichem Stahl 60 Prozent Gewicht einsparen lässt. Dabei werden die zu Matten gewebten Kohlefasern in eine Form gelegt, mit Harz gefüllt und unter Wärme und dem Druck der Presse ausgehärtet.

Über zehn CFK-Pressen bislang ausgeliefert

2009 erhielt Schuler von einem Premium-Automobilhersteller einen Großauftrag über mehrere Kunststoffpressen, die eine wirtschaftliche Fertigung von CFK-Teilen ermöglichen. Insgesamt sind derzeit mehr als zehn CFK-Pressen von Schuler im Einsatz, die unter anderem Dächer und Stoßfänger bestimmter sportlicher Modelle fertigen. Doch das ist erst der Anfang: Der Bedarf wird in den nächsten Jahren deutlich steigen.

Die Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung sind mit Karbon aber noch lange nicht ausgeschöpft. „Als einziger Hersteller bietet Schuler auch Technologien und automatisierte Pressensysteme für alle anderen wesentlichen Umformverfahren zur Leichtbaufertigung“, stellt Geschäftsführer Manfred Wischnewski klar. Dazu zählen die Warm- und Kaltumformung hochfester Stähle, dass sogenannte Formhärten sowie die Umformung von Aluminium und hochfesten Profilen mit Hilfe des Innenhochdruckverfahrens.

Karbon nur eine von vielen Möglichkeiten

Je fester ein Werkstoff ist, desto weniger Material benötigt man, um dieselbe Stabilität zu erzielen – und das Gewicht verringert sich: Das ist nicht nur bei Karbon so, sondern auch bei den sogenannten hochfesten Stählen. Mit ihnen als Ausgangsmaterial lassen sich durch die Warm-und Kaltumformung dünnere Bleche produzieren, ohne dass dies auf Kosten ihrer Steifigkeit gehen würde. „40 Prozent der Gesamtmasse eines Autos stecken in der Karosserie, entsprechend hoch sind die Einsparpotenziale“, erklärt Manfred Wischnewski.

Schuler kann dabei auch die Vorteile seiner ServoDirekt-Technologie voll ausspielen, weil sich diese Pressen perfekt auf die besonderen Anforderungen der Kaltumformung hochfester Stähle abstimmen lassen. Da diese Stähle wegen ihrer hohen Festigkeitswerte ein sehr gutes Crash-Verhalten aufweisen, kommen sie auch als Sicherheitsbauteile in Frage – zum Beispiel als Stoßfängerträger oder zur B-Säulenverstärkung.

Einen Schritt weiter geht man beim Formhärten (Pressure Controlled Hardening oder PCH), wo die Bauteile im erhitzten Zustand umgeformt und gleichzeitig abgekühlt werden. Das hier eingesetzte Material erreicht damit noch höhere Festigkeitswerte und kann mit geringeren Presskräften bearbeitet werden. Zudem lässt das Verfahren mehr Gestaltungsfreiheit beim Design der Bauteile als bei der Kaltumformung.

Aluminium mittlerweile Standard

Fast schon ein Klassiker im Leichtbau ist Aluminium. Werden konsequent alle Karosserieteile an einem Pkw aus dem Leichtmetall hergestellt, sind bis zu 40 Kilogramm weniger Gewicht möglich. Schuler blickt beim Bau von Pressenlinien für Aluminium-Außenhautteile auf eine jahrzehntelange Erfahrung zurück.

Mit der Innenhochdruck-Umformung (IHU) stellt man Abgasanlagen und spezielle Strukturteile wie zum Beispiel Längsträger her. Dabei wird in der Regel ein Rohr durch eine hineingepumpte Wasser-Öl-Emulsion von innen gegen ein Formwerkzeug gedrückt. Weil die Wandstärke gezielt beeinflussbar ist, ergibt sich dadurch ebenfalls eine Gewichtseinsparung.

In USA befinden sich derzeit neue Fahrzeugkonzepte in der Entwicklung, die für die Fahrgastzelle IHU-Teile aus hochfesten Materialien vorsehen. In Detroit unterhält Schuler ein Competence-Center zum Thema IHU. „Für Anlagen, die auf Grundlage des daraus weiterentwickelten Stützdruckverfahrens arbeiten, haben wir bereits mehrere Aufträge aus der Automobil- und Zulieferindustrie erhalten“, so Wischnewski.

Die Zukunft liegt also im Materialmix: Der richtige Werkstoff muss an der richtigen Stelle eingesetzt werden. Wie im Sport ist auch beim Leichtbau nicht die Leistung eines einzelnen Spielers entscheidend, sondern des gesamten Teams. Schuler hat schon jetzt für alle Materialien die benötigten Anlagen zur industriellen Serienproduktion im Angebot.

Mehr Informationen:

• Halle 4, Stand E42 (Industrieverband Massivumformung)
• Halle 6, Stand A36 (AVK, Industrieverband Umformung faserverstärkter Kunststoffe)
• Halle 6, Stand B30 (Leichtbau/Solutions Area)