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Stahl - ein heißes Eisen?

STAHL – Ein heißes Eisen? Wohin geht der Trend in der Automobilindustrie?


Die Automobilindustrie steht aktuell vor großen Herausforderungen. Die Grenzwerte der EU für CO2-Emissionen bei Kraftfahrzeugen zwingen die Hersteller zu umfassenden Maßnahmen, da die Flottenverbräuche bis 2020 weiterhin abgesenkt werden sollen.

Ein wesentlicher Einflussfaktor auf den Kraftstoffverbrauch ist das Fahrzeuggewicht. Es gilt die Faustformel: Weniger Gewicht führt zu weniger Verbrauch, und damit zu weniger CO2-Ausstoß. Es ist jedoch umstritten, ob Karosserien aus Kohlefaser und Aluminium die CO2-Bilanz der Autos zwangsläufig verbessern. Deren Einsatz in Fahrgastraum und Türen macht nur etwa ein Viertel des Gesamtgewichts aus. Hinzu kommt, dass der CO2-Ausstoß zwar durch weniger Gewicht gesenkt wird, der hohe Energieaufwand bei der Herstellung der Werkstoffe diesen Vorteil jedoch überkompensiert.

Stahl bleibt der wichtigste Werkstoff


Mit den Themen Elektromobilität, Leichtbau und autonomes Fahren sind nicht nur in der Politik große Hoffnungen verbunden. Nach dem Dieselskandal wünschen sich viele Menschen eine Verkehrswende, hin zu vollständig emissionsfreien Autos. Die Hersteller begeben sich auf den Weg und die Zahl der zugelassenen Elektrofahrzeuge nimmt kontinuierlich zu. Für den Schwerlastverkehr auf der Langstrecke und für schwere PKW wird es jedoch in nächster Zeit keine wirksamere Antriebsart als den Dieselmotor geben. Dieser zukünftig höchstwahrscheinlich auf der Basis regenerativer Kraftstoff angetriebene hocheffiziente Verbrenner sowie Elektrofahrzeuge sind keinesfalls Gegner. Beide sind notwendig, um die gesteckten Klimaziele zu erreichen. Stahl hat eine Relevanz im Fahrzeugbau. Wichtige Kriterien bei der Entwicklung von Fahrzeugen sind die Sicherheitsanforderungen sowie Recycling und Umweltschutz. Zwar wiegt eine Aluminiumkarosserie einige Prozentpunkte weniger als eine Stahlkonstruktion und kann auch energetisch günstig wieder eingeschmolzen werden. Jedoch verursacht Aluminium gegenüber Stahl einen höheren Primäraufwand durch einen höheren Verbrauch an Strom. Bei der ganzheitlichen Betrachtung des Lebenszyklus von Stahl, also vom Bergwerk über das fahrende Auto bis zur Wiederverwertung, werden im Vergleich zum Aluminium 2,6 Prozent weniger CO2 erzeugt. Die generelle Ressourcenverwertung spricht ebenso für Stahl, denn er wird zu fast 100 Prozent recycelt. Wesentliche Nachteile hat der Verbundstoff Carbon. Dieser leichte, korrosionsbeständige, langlebige und stabile Werkstoff verursacht hohe Produktionskosten, ist sehr schwer zu verarbeiten und wird deshalb in der Regel im Rennsportprototypenbau genutzt. Experten sehen das größte Potenzial für den Leichtbau in Karosserie, Antrieb und Fahrwerk. Die Autohersteller forschen, wie sich die jeweiligen Werkstoffe stärkenkonform einsetzen lassen. So werden Zugkräfte sehr gut von Composites, Druckkräfte hingegen besser durch metallische Werkstoffe aufgenommen.

Stahlindustrie profitiert von Elektromobilität


Die Stahlindustrie erwartet eine stärkere Nachfrage auch für batteriebetriebene Fahrzeuge. Nach einer aktuellen Untersuchung des indischen Stahlkonzern Tata Steel steigt die Stahlnachfrage durch E-Mobility signifikant an. Tata erwartet bis zum Jahre 2050 ein Auftragsplus von 4,2 Millionen Tonnen (+ 25 %) alleine durch die europäische Autoindustrie. Die Steigerung wird vornehmlich bei hochfesten Leichtbaustählen erwartet, die bei geringem Gewicht, besonders fest und trotzdem ausreichend verformbar sind. Die steigende Nachfrage nach leichteren Fahrzeugen sowie die erwartete steigende Batterieproduktion versprechen einen wachsenden Bedarf an solchen Spezialstählen. Das Leichtbaupotenzial von Stahl wird oft unterschätzt. Immer festere Stähle sorgen dafür, dass Autos leichter und sicherer zugleich werden. Eine besondere Rolle spielen hier warmumgeformte ultrafeste Stähle. Die Platinen dieser Stähle werden in der Herstellung auf ca. 950 Grad erwärmt und umgeformt. Durch eine gezielte Abkühlung im Werkzeug wird eine enorme Härtung des Werkstoffs erreicht. Aufgrund der geforderten Bauteilefestigkeit ist es durch diese Stähle möglich, die Materialdicke weiter zu reduzieren. Höhere Festigkeiten werden mit immer dünneren Blechen gewährleistet. Besonders für die Herstellung von sicherheitsrelevanten Bauteilen wie Seitenaufprall- oder Stoßfängerquerträger werden warmumgeformte Stähle verwendet. Durch den Einsatz dieser Stähle konnte beispielsweise das Rohkarosseriegewicht des Passats im Vergleich zu einer Bauweise mit hochfesten, konventionell umgeformten Stählen, um rund 20 kg reduziert werden.



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Julia Niederer

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