Transferprojekt T3: Werkstoff- und Bauteildesign für Anwendungen in der Automobilindustrie

Univ.-Prof. Dr. -Ing. W. Bleck (Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen University)

 

T3 Hochfeste Bauteile aus Feinblech
In Zusammenarbeit mit den beteiligten Kooperations­partnern, der Faurecia Autositze GmbH, der ThyssenKrupp Steel Europe AG  sowie der Hoesch Hohenlimburg GmbH soll eine systematische Untersuchung der möglichen Eigenschaftsvariationen industriell prozessierter hoch Mn-legierter TWIP Stähle als Folge unterschiedlicher Herstell- und Nachwalzparameter durchgeführt werden. Die Zielstellung der gemeinsamen Arbeiten besteht darin, die hervorragenden werkstoff­technischen Eigenschaften dieser Stähle für unterschiedliche Anwendungs­fälle im Bereich Autositzkonstruktionen nutzbar zu machen. Die Faurecia identifiziert hierbei potentielle Bauteile und definiert auf Basis deren Anforderungen entsprechende messbare Zielgrößen. ThyssenKrupp und Hoesch bringen ein bestehendes Warm- und Kaltbandkonzept für hoch Mangan Stähle sowie bereits bestehende Kenntnisse hinsichtlich der bekannten Eigenschaften und Gefügezustände in das Projekt ein. Diese Ausgangs­situtation wird verwendet, um die konstruktive Bauteiloptimierung vorzunehmen. Die notwendigen Umform- und Crash-Simulationen erfolgen primär durch Faurecia, wobei ThyssenKrupp und Hoesch diesen Prozess durch ihre Erfahrungen im Bereich Umformsimulation unterstützen. Darüber hinaus sollen im SFB entwickelte Modelle zur Beschreibungen des Fließ- und Verfestigungsverhaltens unter anwendungsnahen Rahmenbedingungen erprobt und weiterentwickelt werden, um das komplexe Verhalten von hoch Manganl Stählen mit TWIP-Effekt besser vorhersagen zu können. Die mechanische Charakterisierung der unterschiedlichen Werkstoff­zustände erfolgt am Institut für Eisenhüttenkunde, wobei neben konstruktions- und crashrelevanten Größen auch Augenmerk auf das Bake-Hardening Potential der untersuchten Werkstoffe gelegt wird. Dieses ist aufgrund der kubisch flächenzentrierten (kfz) Mikrostruktur und der auftretenden Mechanismen nicht mit den Ansätzen für kubisch raumzentrierte (krz) Werk­stoffe erklärbar. Hier soll ein im SFB entwickeltes Modell zur Korrelation von Nahordnungs­phänomenen und mechanischen Eigenschaften eingesetzt werden, um das Werkstoff-Verhalten nach der Einbrennlackierung zu beschreiben.

 

Abb2 T3 Hochfeste Bauteile aus Feinblech
Die Ergebnisse der Charakterisierung werden zum einen verwendet, um die konstruktive Bauteilgestaltung und das Werkstoffeigenschaftsprofil aufeinander abzustimmen, zum anderen liefert die Korrelation der Gefüge in den verschiedenen Zwischenzuständen und am fertigen Bauteil mit den mechanischen Eigenschaften eine Dokumentation der gesamten Prozesskette. Dies soll ermöglichen, die wesentlichen prozesstechnischen Steuergrößen für die im Werkstoff ablaufenden metallphysikalischen Phänome zu identifizieren und gleichzeitig die jeweiligen Zielgefüge zu definieren. Für eine Bewertung der Prozesskette bezüglich Robustheit und industrielle Umsetzbarkeit werden die optimierten Gefügezustände von ThyssenKrupp und Hoesch hinsichtlich ihrer technologischen Darstellbarkeit evaluiert, Faurecia fertigt auf Basis der optimierten Bauteilkonzepte Demonstrator­bauteile und prüft unter realen Crash­bedingungen. Nach Abschluss der Arbeiten liegt eine umfassende Bewertung vor, die die Möglichkeiten, Grenzen und Problem­bereiche des industriellen Einsatzes von hoch Mangan Stählen am Beispiel von crash­relevanten Bauteilen der Automobil­industrie aufzeigt.