© Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP)

Verfahren
Innovationsforum

Ausgangspunkt. Charakterisierung.

Der Diskussion um die Senkung des CO2-Ausstoßes in Fahrzeugen und den damit verbundenen politischen Richtlinien begegnet die Automobilindustrie mit innovativen Leichtbaukonzepten. Im Bereich crashrelevanter Karosserie-Strukturbauteile kommen daher zunehmend höchstfeste, presshärtbare Stahlwerkstoffe zum Einsatz, um sich den Anforderungen wie Gewichtsreduzierung, Energieeinsparung, verbesserte Funktionalität, hohe Festigkeit und erhöhte Lebensdauer zu stellen.

Die Technologie des Presshärtens wird prinzipiell in zwei Verfahrensvarianten, das direkte und das indirekte Presshärten, untergliedert. Beim etablierten, direkten Verfahren wird die zugeschnittene Blechplatine zum Austenitisieren bei ca. 950 °C im Ofen erwärmt. Der Erwärmung schließt sich die Blechwarmumformung in einem gekühlten Werkzeug an. Die dabei erforderliche hohe Abkühlrate von ca. 25 K/s hat ein Härten durch die Umwandlung in martensitisches Gefüge zur Folge. Die Bauteile erhalten dadurch je nach Materialeinsatz eine Zugfestigkeit von 1.000 bis 1.900 MPa im Vergleich zum Ausgangszustand von ca. 500 MPa. Durch die hohen Festigkeiten können Wanddicken deutlich reduziert und dadurch sowohl Material als auch Bauteilmasse gespart werden. Diese Technologie hat viel Potenzial und bietet zahlreiche Vorteile wie z. B.:

  • Herstellung hochfester Bauteile, die sich hervorragend in innovative Leichtbaukonzepte integrieren lassen
  • Einstellung gradierter Werkstoffeigenschaften für anforderungsgerechte Bauteile 

Aufgrund der Kombination der Wärmebehandlung und Umformung birgt das Verfahren jedoch noch Prozessunsicherheiten in sich, die es zu beheben gilt. Die hohe Komplexität der Technologie führt zu einer Vielzahl von Hemmnissen. Daher findet das Verfahren derzeit vorwiegend bei den Automobilherstellern (OEMs) Anwendung und kaum in den klein- und mittelständigen Unternehmen der Automobilzulieferindustrie. Das indirekte Presshärteverfahren wird aufgrund der zusätzlichen Vorformgebung, die eine längere Prozesskette zur Folge hat, weniger angewendet. Generell wird das Presshärten zur Herstellung hochfester Strukturbauteile der Karosserie, wie z. B. B-Säule, Seitenaufprall- und Stoßfängerquerträger, eingesetzt.