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Leichtbau

Da geht noch was – wie die Potenziale von Stahl ausgeschöpft werden

Stahl bietet erhebliche, bislang nicht ausgeschöpfte Möglichkeiten, den Einsatz von Rohstoff und Energie zu verringern. Dabei kann die Qualität der Halb- und Endprodukte gesteigert werden, wie die Zuliefermesse Industrial Supply auf der Hannover Messe zeigt.

31.10.2016
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Faserverstärkte und Kombinationswerkstoffe sind in den Publikums- und Fachmedien präsent. Die Potenziale des klassischen Werkstoffs Stahl sind darüber etwas in den Hintergrund getreten. Dabei ist der Werkstoff Stahl aufgrund seines Herstellprozesses anderen Werkstoffen wie Aluminium oder Carbon überlegen.

Der Marketingleiter weiß das Stahlinstitut VDEh hinter sich. "Bei der Primärerzeugung von 1 t Stahl fallen rund 2 t CO2 an, bei Aluminium sind es rund 10 t und bei CFK sogar mehr als 20 t", führt Institutsreferent Christoph Keul aus. "Bezieht man die Wiederverwertbarkeit in die Ökobilanz ein, wird bei der Erzeugung von 1 t Stahl, bezogen auf mehrere Recycling-Zyklen, sogar weniger als 1 t Kohlendioxid freigesetzt."

"Betrachtet man den gesamten Produktlebenszyklus von Herstellung über die Nutzungsphase bis zum Recycling, so führt hochfester Stahl im Vergleich zu einem geringeren CO2-Ausstoß", sagt Frank Heidelberger vom Stahlhersteller Salzgitter Flachstahl.

Möglichkeiten massiven Leichtbaus

Welche Möglichkeiten bestehen, durch Optimierung geschmiedeter Bauteile Gewicht und Rohstoffeinsatz zu reduzieren, hat beispielsweise die "Initiative Massiver Leichtbau" untersucht. Der Zusammenschluss von Massivumformern und Stahlerzeugern erstellte dazu eine Pkw-Potenzialstudie, der eine Nfz-Studie folgte. Ende 2014 bis Oktober 2015 analysierten die 28 beteiligten Unternehmen und Institute das Referenzfahrzeug: einen Transporter mit 3,5 t Gesamtgewicht, Nutzlast inklusive, mit einem 120 kW starken Antrieb, 2,1 Liter Hubraum und Turbo-Diesel-Direkteinspritzung, dazu einem manuellen Getriebe und Heckantrieb.

Fazit: Von untersuchten 2.394 kg Fahrzeuggewicht entfielen 845 kg auf massivumgeformte Bauteile: Sie bildeten das Optimierungspotenzial der Studie. Die anschließende Untersuchung ergab ein Einsparpotenzial von 99 kg. Dieses liegt, da in der Karosserie überwiegend Stahl- und Aluminium-Blechteile verwendet werden, besonders in Antriebsstrang und Fahrwerk: in Radnaben und Einspritzung, Kurbelwelle, Getriebe und anderen Bauteilen mehr.

"Das sind 99 kg, um bei gleichem Gesamtgewicht die Nutzlast zu erhöhen oder – bei gleicher Nutzlast – Gewicht und Verbrauch zu reduzieren", skizziert Hans-Willi Raedt, die Möglichkeiten. Die Ergebnisse kommen für den Vizepräsidenten des Automobilzulieferers Hirschvogel und Sprechers der Leichtbau-Initiative nicht überraschend: "Anders als viele Karosseriebauteile erfuhren massivumgeformte Komponenten über Jahrzehnte zu wenig Aufmerksamkeit."

Denn die Weiterentwicklung ist in der metallerzeugenden und -verarbeitenden Branche mit ihrer hohen Arbeitsteilung nicht einfach. "Ein Bauteil wie eine Kardangabel weiterzuentwickeln, bedeutet, alle Beteiligten in der Wertschöpfungskette ins Boot holen zu müssen: Stahlhersteller, Massivumformer, Zerspaner, Systemhersteller und Erstausrüster, also die Autohersteller selbst", erklärt Raedt.

Insgesamt ermittelte die Initiative 535 Vorschläge, die in der Mehrzahl den konstruktiven Leichtbau betreffen, gefolgt von fertigungsbasierten Lösungen und stofflichem Leichtbau. Das ist für Raedt kein Zufall: "Massivumformer beherrschen konstruktive Methoden am besten."

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