Beschreibung
Wachsende Bestrebungen zur umweltverträglichen Leistungssteigerung technischer Produkte und Prozesse fordern die Entwicklung und Umsetzung innovativer energie- und ressourcensparender Gestaltungskonzepte. Dies impliziert einerseits die Qualifizierung und Integration neuartiger verarbeitungs- und recyclingfreundlicher Werkstoffsysteme mit anwendungsspezifisch optimierten technologischen Eigenschaften und zum anderen die Verfügbarkeit werkstoffgerechter Fertigungstechnologien. So gehören zu den wichtigsten Zielen der Automobilindustrie Treibstoffreduzierung durch Gewichtseinsparung, Erhöhung der passiven Sicherheit durch Optimierung der Konstruktion und des Werkstoffeinsatzes, Senkung der Fertigungskosten bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung sowie ein ausreichender Korrosionsschutz. Hierbei stehen sich Stahl, Aluminium, Magnesium und Kunststoff als Konkurrenzwerkstoffe gegenüber. Trotz des verstärkten Einsatzes von Leichtmetallen im Fahrzeugbau bleibt Stahl nach wie vor der wichtigste Werkstoff. Seine Kosten, seine mechanischen Eigenschaften, seine Recyclingfähigkeit und sein Innovationspontential sprechen für diesen Werkstoff, auch in der Zukunft. Die Forderung nach Senkung des Energieverbrauches bei der Fertigung und vor allem im Betrieb der Fahrzeuge spiegeln sich in dem Bestreben der Stahl- und Automobilhersteller zur Gewichtsminderung wider, was vor allem durch folgende Trends sichtbar wird:
- Verstärkter Ersatz von weichen Stählen durch höherfeste, kaltgewalzte Feinbleche im Karosseriebau zur Gewichtseinsparung und zur Erhöhung der passiven Insassensicherheit,
- Anwendung von laser- und quetschnahtgeschweißten Platinen, sogenannten Tailored Blanks, zum beanspruchungsgerechten Einsatz von Feinblechen,
- Substitution von Guss- und Schmiedeteilen durch Komponenten aus Blech und
- Einsatz von oberflächenveredelten Feinblechen.
Die industrielle Entwicklung zeigt, dass in Leichtbaukonzepten durch die numerische Simulation einerseits und durch analytische Berechnungskonzepte anderseits der Entwicklungsaufwand reduziert werden kann. Darüber hinaus steigen die Anforderungen an die Bauteileigenschaften für unterschiedliche mechanische Beanspruchungen wie quasistatische, dynamisch zyklische, schlagartige sowie korrosive Beanspruchungen stetig. Demzufolge muss zur qualitätsgerechten Auslegung von Bauteilen die zuverlässige Vorhersage der funktionsgerechten Beanspruchbarkeit erhöht werden. Die Anwendung höherfester Stähle zielt auf eine leichtbauende Konstruktion, verbunden mit einer durchschnittlichen Reduktion des Materialverbrauchs durch die hervorragenden mechanischen und technologischen Eigenschaften der vorliegenden Gefügestrukturen, ab. Durch Anwendung stoffschlüssiger Fügeverfahren wie Kleben, Löten und Schweißen sowie mechanischer Fügeverfahren wie Stanznieten und Clinchen werden die Materialeigenschaften der höherfesten Stähle in der Fügezone und in fügezonennahen Bereichen verändert. Die Festigkeit der Verbindung stellt daher eine für den Konstrukteur wesentliche Eigenschaft, abhängig vom gewählten Fertigungsprozess, dar, um das Bauteilverhalten durch rechnerische Verfahren und Simulation abschätzen zu können.
Veröffentlichung:
o.A.
Autoren:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. U. Dilthey, Dipl.-Ing. M. Kretschmer, Prof. Dr.-Ing. V. Wesling
