Innovativer Leichtbau für die Mobilität von morgen

CO₂-Emissionen müssen reduziert werden. Diese Herausforderung steht auch in der Automobilindustrie im Fokus. Um Automobilhersteller auf dem Weg in die Klimaneutralität zu begleiten, haben es sich unsere Kolleg:innen von thyssenkrupp Steel zur Aufgabe gemacht wirtschaftliche und sichere Leichtbaulösungen zu entwickeln, um CO₂ zu reduzieren. Vom Design über Produktionsprozesse bis hin zur Herstellung innovativer Werkstoffe.

 Stahl ist heute der erfolgreichste Leichtbauwerkstoff in der Automobilindustrie. Neun von zehn Fahrzeugen in Europa werden aktuell in einer von Stahl dominierten Leichtbauweise gefertigt. Auch in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist der innovative Werkstoff auf dem Vormarsch. Denn langfristig kann der Werkstoff einen signifikanten Beitrag zur Reduzierung von CO₂-Emissionen leisten.

Autos ohne Stahl - Das funktioniert nicht

Stahl ist der Kernwerkstoff der Automobilindustrie - auch in Zeiten der Elektromobilität. Stahl wird in Antriebsmotoren und in Strukturen aktueller E-Autos und Plug-In-Hybriden eingesetzt. Die Struktur eines aktuellen E-Autos, beispielsweise des VW ID.4, wiegt inklusive Batteriekasten rund 440 Kilogramm. Türen und Klappen wiegen noch einmal rund 120 Kilogramm. Da Aluminium in der Struktur keinen oder nur einen sehr kleinen Gewichtsvorteil hat, wird hier generell bevorzugt Stahl eingesetzt. Zudem benötigen alle Antriebsmotoren von Elektrofahrzeugen eine größere Menge Elektroband. Abhängig vom Modell und davon, ob es sich um ein reines Elektroauto oder um ein Plug-In-Hybrid-Fahrzeug handelt – stecken zwischen 20 und 90 Kilogramm Elektroband in jedem Motor, welches nicht durch andere Werkstoffe ersetzt werden kann. Somit besteht das Auto unserer Beispielrechnung aus mehr als 600 kg Stahl - und das nur in der Grundstruktur.

Dualphasenstahl – leicht und höherfest 

Warum Stahl, vor allem aber auch Leichtbaustahl, ein bevorzugter Werkstoff der Automobilhersteller ist, wird mit Blick auf die CO₂-Emissionen deutlich. Denn im Gegensatz zu Lösungen aus Aluminium, ist Leichtbaustahl deutlich nachhaltiger und kostengünstiger.

Mit Dualphasenstählen können beispielsweise sehr dünne, leichte und höherfeste Karosserieteile für Autos hergestellt werden. Durch die Reduzierung der Dicke sind bedeutende Gewichtsreduzierung möglich. Der Dualphasenstahl DP-K® 290Y490T von thyssenkrupp Steel ermöglicht es zum Beispiel, eine Außenhaut mit einer Dicke von nur noch 0,55 Millimetern zu produzieren. Eine Schutzschicht aus Feuerverzinkung oder Zink-Magnesium ist dabei inklusive.

Die Warmumformung

Des Weiteren bietet die Warmumformung als führende Fertigungstechnologie großes Potenzial für Kosten- und Gewichtsreduktion im Automobilbau. Presshärtbare Mangan-Bor-Stähle (MnB) eigenen sich aufgrund ihrer hohen Festigkeit bei gleichzeitig guten Umformeigenschaften besonders gut für sicherheitsrelevante Strukturbauteile in der Automobilkarosserie.

Warmumgeformte Karosseriebauteile wie die A-Säule, die B-Säule, die Längs- und Querträger sowie der innere und äußere Türeinstieg, erfüllen die Anforderungen hinsichtlich Gewichtsreduktion bei gleicher Steifigkeit, hoher Festigkeit und guter Maßhaltigkeit sowie verbessertem Crashverhalten. Besonders das Produkt MBW-K® 1900 bietet maximales Potenzial zur Gewichtseinsparung. Die Güte überzeugt mit einem hohen Verformungswiderstand im Crashfall und wird im Stoßfänger, Seitenaufprallträger oder in lateral belasteten Querträgern eingesetzt.

Weniger Emissionen durch Leichtbaustahl

Zwar stoßen Elektroautos keine Emissionen mehr aus, jedoch entstehen bei der Produktion eines E-Autos produktionsbedingte Emissionen. Es ist also wichtig, bei der Materialauswahl auch die produktionsbedingten Umweltbelastungen zu berücksichtigen. Und hier schneiden neue Stahlkonzepte für die Batterie-Einhausung ganz hervorragend ab. Gegenüber heute eingesetzten Lösungen auf Aluminiumbasis verursachen sie bei deutlich geringeren Kosten trotz eines leichten Mehrgewichts bis zu 50 Prozent weniger klimaschädliches CO₂. Zusätzlich ist Stahl ist ein sehr nachhaltiger Werkstoff, der bei gleicher Qualität recycelt werden kann.

Saubere Mobilität dank CO₂-freiem Stahl

Wenn zukünftig jedoch das Ziel der grünen Mobilität erreicht werden soll, ist es natürlich auch wichtig, dass der Werkstoff Stahl CO₂-frei wird. thyssenkrupp Steel hat dafür eine eigene innovative Technologie entwickelt und sich ehrgeizige Ziele gesetzt. Bereits 2030 sollen schon beträchtliche Mengen CO₂-reduzierten Stahls angeboten werden und rund 30 Prozent der CO₂-Emissionen rausgenommen werden. Bis 2045 soll die Stahlherstellung klimaneutral sein. Ein Punkt, der wirklich wichtig ist, ist, dass es für diese Schritte stabile Rahmenbedingungen gibt, und zwar nicht nur hier, sondern auch weltweit: Hier, in China, Indien, Russland, auf der ganzen Welt. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass es Umweltschutz und null Emissionen nicht umsonst gibt.