Als Demonstrationsbauteil für das Schweißen und Wärmebehandeln von hoch- und ultrahochfesten Stählen befinden sich am Fraunhofer ILT sehr leichte Batteriekästen mit Crash-Rahmen in der Aufbau- und Testphase. (Bild: Fraunhofer ILT)
Sogenannte martensitische Chromstähle sind dank ihrer Leichtbau- und Korrosionseigenschaften ideal für den Fahrzeugbau geeignet. Besonders gefragt sind sie bei der Konstruktion von crash-sicheren Batteriekästen für E-Autos. Dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT aus Aachen dienen sie als Demonstrationsbauteile beim Schweißen und der Wärmebehandlung mit dem Laser. Im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens FAAM, gefördert durch die FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendungen, nehmen Experten aus Industrie und Forschung den aktuellen Stand in puncto Werkstoffe unter die Lupe.
Im Detail untersuchen die Aachener die Eignung zum Schweißen eines pressgehärteten Chromstahls mit martensitischem Gefüge X46Cr13 (1.4034) in artgleichen und artungleichen Verbindungen für die Montage. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Durchmischung der unterschiedlichen Werkstoffe, der Metallurgie und auf den daraus resultierenden Eigenschaftsprofilen, wie Martin Dahmen, Gruppe Makrofügen und Schneiden am Fraunhofer ILT, schildert. Die Ergebnisse will das Fraunhofer ILT nutzen, um die Entwicklung laserbasierter Verfahren in einem Zukunftsprojekt weiter voranzutreiben. Diese Erkenntnisse sollen als Grundlage für die Berechnung und den Entwurf eines Batteriekastens mit aufgesetztem Crash-Rahmen dienen.
zwischen einem pressgehärteten,
martensitischen Chromstahl (oben, 0,9 mm dick) und einem Hochmanganstahl (unten, 1,2 mm dick). (Bild: Fraunhofer ILT)
Der Modulträger besteht aus einem Materialmix aus ultrahochfesten und supraduktilen Stählen. Die Aachener nutzen beim Crash-Rahmen aus nicht kaltverfestigtem Hochmanganstahl die hohe spezifische Energieaufnahme zum Abfangen eines Aufpralls - sie komme laut ILT durch Zwillingsbildung zustande. Dank dieser Kombination betrage das Leergewicht mit etwa 70 Kilogramm deutlich weniger als konventionelle Batteriekästen aus Stahl, die in Integralbauweise bis zu 150 Kilogramm auf die Waage bringen.
In Kürze sollen der Aufbau und Test folgen: Der Crash-Rahmen soll per Umformen in Innendruckformen entstehen. Der Effekt entspricht dem des Innenhochdruckumformens – allerdings ohne Werkzeug und Temperierung. Dahmen: "Wir schweißen zwei Bleche im Parallelstoß zusammen. Über ein Druckmedium wird das Bauteil aufgeblasen, um es in die gewünschte Form zu bringen." Der Wissenschaftler sieht gute Zukunftschancen für weitergehende Forschungsprojekte. Als vielversprechend sieht er die Stirnflächennähte, mit denen sich Christoph Wendt von der Anwendungstechnik bei Scansonic MI in Berlin intensiv beschäftigt. Das Unternehmen hat für diesen Einsatz einen speziellen Laserkopf entwickelt. "Mit dieser Technik ließe sich durch schmalere Flansche Material und damit Gewicht einsparen", so Dahmen.
