Dünner und leichter

Schon in einer 2012er-Studie kamen McKinsey-Analysten zu dem Ergebnis, dass sich der Anteil von Leichtbauteilen im Fahrzeug bis 2030 auf 70% erhöhen wird. Da beim Presshärten hochfeste Blechbauteile entstehen, die die Verwendung dünnerer und leichterer Bleche erlauben, können – etwa bei der Herstellung von Karosserieteilen – bei einem Mittelklassefahrzeug bis zu 20 kg Masse eingespart werden. „Für die Automobilindustrie ist das Verfahren des Presshärtens im Spannungsfeld aus Sicherheitsanforderungen, Recyclingquoten, Klimaschutz und Ausstattung interessanter als jemals zuvor, weil es zugleich eine effiziente und wirtschaftliche Produktion der Leichtbau-Bleche ermöglicht“, meint Michael Bauer, Leiter der technischen Kundenberatung Werkzeugstahl bei den Deutschen Edelstahlwerken.

Das Presshärten führt die Warmformgebung und die Wärmebehandlung hochfester Bleche in einen Prozessschritt zusammen. Die Bleche werden auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in das gekühlte Presswerkzeug eingebracht, wo geformt und zugleich abgeschreckt wird. Dabei entsteht ein martensitisches Gefüge mit einer Festigkeit von bis zu 1.800 Mpa. Die nachträgliche Wärmebehandlung entfällt!

Damit die Automobilbauer aber langfristig von den Vorzügen des Presshärtens profitieren und ihre Taktzeiten weiter verkürzen können, muss das Herzstück des Werkzeugs – der Formeneinsatz – aus einem Stahl gefertigt sein, der die Abschreckgeschwindigkeit zusätzlich erhöht. Mit ihrem neuen Werkstoff Thermodur 2383 Supercool haben die Deutschen Edelstahlwerken daher einen Stahl entwickelt, der im Vergleich zu klassischen Warmarbeitsstählen im vergüteten Zustand bei einer Härte von 45 HRC und bei 100 °C eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist – konkret 44 W/(m.K). Das bedeutet: Ein Formeneinsatz aus Thermodur 2383 kann die Wärme des erhitzten Blechs sehr schnell ableiten.

Michael Bauer erklärt, dass der „neue Werkstoff trotz des minimalen Chromanteils in der Analyse hohe Festigkeiten erreicht und etwa so gut durchvergütbar ist wie unsere klassischen Warmarbeitsstähle. Bei dauerhaft hohen Temperaturen überzeugt er sogar mit einer besseren Belastbarkeit ohne Härteverlust“. Das macht das Werkzeug stabiler und verschleißbeständiger. Entscheidend ist dabei das Verhältnis der Elemente Molybdän, Vanadin und Kohlenstoff. „Je nach Werkzeuggröße wirkt eine Presskraft zwischen 4.000 und 20.000 kN auf das zu formende Blech ein. Die Kombination der Legierungselemente verhindert, dass an empfindlichen Stellen des Werkzeugs übermäßiger Abrasivverschleiß entsteht“, sagt Bauer. Das ist ein nicht zu unterschätzender Faktor, denn schließlich können mit minimalem Nachbearbeitungsaufwand bis zu eine Million Bleche mit nur einem Werkzeug bearbeitet werden. Die tatsächliche Zahl hängt allerdings von der Komplexität des zu formenden Blechs ab. Derzeit testet ein Automobilkunde der Deutschen Edelstahlwerke den Thermodur 2383 Supercool im betrieblichen Einsatz. Der Werkzeugstahl ist aktuell lieferbar mit Abmessungen von bis zu 800 x 300 mm, und zwar in schwarzer Ausführung oder auf Wunsch auch an- und weiterbearbeitet. ms

Großes Programm

Die Deutsche Edelstahlwerke GmbH ist einer der führenden Hersteller von Edelstahl-Langprodukten. Das Portfolio umfasst Werkzeugstähle, rost-, säure- und hitzebeständige Stähle (RSH-Stähle), Edelbaustähle sowie Sonderwerkstoffe.