Im Einklang
mit Sicherheit und Umwelt

Die Idee, durch eine lokal unterschiedliche Wärmebehandlung in einem einzigen Bauteil unterschiedliche Eigenschaften in einer Spannbreite von weich bis hart als integralen Bestandteil eines Umformprozesses vorzusehen, hat Prof. Dr. Kurt Steinhoff bereits in den 90iger Jahren in der Schweiz erstmalig an einer Automobilkomponente erfolgreich verwirklicht.

Basierend auf diesem Wissen und unter seiner Anleitung wurde ab 2006 ein solches Bauteil als B-Säulenverstärkung erstmalig in einer Fahrzeugkarosserie in der Serienfertigung verbaut.

Funktionale Gradierung – Vom Traum zur Wirklichkeit

Der Erkenntnis, dass integrale Bauteileigenschaften sich immer nur an der höchsten Beanspruchung orientieren können, diese allerdings häufig nur in lokal begrenzten Bauteilbereichen auftreten, folgte bereits vor vielen Jahren die Idee gradierter, also am tatsächlichen Beanspruchungsprofil orientierter Eigenschaften.

Von der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung. Es braucht Einiges an Anstrengung und Durchstehvermögen, um eine Idee zum Fliegen zu bringen.
1996: Erstmalige Erprobung einer funktionalen Gradierung von Bauteileigenschaften durch gleichzeitige 3DTemperaturfeld- und Werkstoffflusssteuerung in einem Massivumformprozess.

Maßgeschneidert für die Herausforderungen der Zukunft

Über lange Zeit fehlte jedoch der entscheidende Transmissionsschritt in die industrielle Massenproduktion.

Mit seinen ersten Entwicklungen Mitte der 1990er Jahre hat Professor Steinhoff gezeigt, dass ein solcher Ansatz dann auf monolithische Werkstücke aus traditionellen Konstruktionswerkstoffen anwendbar ist, wenn es gelingt, geometrische Komplexität mit einer ebenso komplexen Verteilung der Materialeigenschaften innerhalb eines einzigen Bauteils prozesstechnisch zu synchronisieren.

Sein Lösungsansatz, Umformprozesse mit örtlich und zeitlich variabler Temperaturführung, war für die industrielle Massenproduktion funktional gradierter Bauteile bahnbrechend.

DURCHSTARTEN IN DEN AUTOMOBILEN LEICHTBAU

Nachdem auf der Grundlage seiner fundierten Kenntnisse zur integralen Wärmebehandlung und Warmumformung das so genannte Presshärten in den unter Sicherheitsaspekten hoch sensiblen Kernbereich der Fahrzeugstruktur Einzug halten konnte, lag es für Professor Steinhoff nahe, in einem nächsten Schritt seine zu diesem Zeitpunkt bereits seit mehr als einem Jahrzehnt erprobten Kenntnisse zur Eigenschaftsgradierung als Lösungsansatz für einen effektiven Leichtbau einerseits und die gleichzeitig häufig gegenläufigen Anforderungen an ein multiples Crash-Management andererseits ins Spiel zu bringen.

Als für den Ankopplungsbereich des unteren B-Säulen-Abschnittes an die Bodengruppe die Unvereinbarkeit von beim Presshärten erzielbaren höchsten Festigkeiten und der hier zur Energieabsorption geforderten Duktilität sich zu einem zunehmend kritischen Moment zu entwickeln drohten, lag die Lösung damit auf der Hand:

Einstellung einer thermo-mechanisch maßgeschneiderten Eigenschaftsverteilung als integraler Bestandteil des Presshärtens.

Umwandlung kinetischer Energie beim Seitenaufprall über eine kontrollierte plastische Deformation des weichen Fußbereiches der B-Säule in die Bodenstruktur des Fahrzeuges.
Es führen immer mehrere Wege zum Ziel: 2004-Lösungs-“Baukasten“ zur Eigenschaftsgradierung durch Presshärten mit orts- und zeitvariabler Temperaturführung.
2006: Erstmaliger Einsatz einer thermo-mechanisch maßgeschneiderten Karosseriekomponente in der automobilen Großserienfertigung. Der hoch duktile Fußbereich der B-Säulen-Verstärkung ermöglicht eine kontrollierte Energieabsorption, der ultrahochfeste Mittel- und Kopfbereich bietet Intrusionswiderstand und Überrollstabilität.

Eine globale Erfolgsstory

Mehr als 2 Jahrzehnte nach der ersten Idee konnte sich dieser neuartige Gestaltungs-ansatz somit ab Anfang der 2000er Jahre im Bereich der Herstellung von ultra-leichten und gleichzeitig hoch sicheren Karosseriekomponenten für den Fahrzeugbau zu einem globalen Megatrend entwickeln.

2006: Die differentielle Zwischenkühlung während des Presshärtens wird erstmalig in der Großserienfertigung zur gezielten Eigenschaftsgradierung von Karosseriekomponenten eingesetzt. (links)
2004: Charakteristischer hart-weich Härteverlauf in einer B-Säulen-Verstärkung nach dem Presshärten in einem Werkzeug mit örtlich und zeitlich variabler thermischer Prozessführung (differentielle Kühlung). (Mitte)
2011: Härteverlauf und thermographisch erfasstes Temperaturprofil einer maßgeschneidert erwärmten B-Säulen-Platine. Komplexes weich-hart Muster durch differentielle Zwischenkühlung mit einer „Masken“-Vorrichtung. (rechts)

AM SCHNITTPUNKT VON FORSCHUNG UND PRAXIS

Aus dieser bahnbrechenden Idee und der einzigartigen Expertise von Professor Steinhoff und seinem Team konnte sich seit 2005 mit Ersteinrichtung des Anwendungszentrums METAKUS im Umfeld der Universität Kassel ein technologischer Hot-Spot für das Presshärten von Weltrang entwickeln. Zahllose Impulse haben dort ihren Ursprung genommen und wesentliche Entwicklungen wurden von hier aus für den Einzug in die industrielle Serienfertigung zur Marktreife gebracht. Für eine Vielzahl von Experten in der Presshärtetechnologie war und ist METAKUS deren Kaderschmiede.

Diese unschätzbaren Ressourcen stellen heute den „genetischen Code“ der METAKUS Automotive mit ihrem umfangreichen Leistungsportfolio im Bereich der Presshärtetechnologie dar. Nach mehr als 2 Jahrzehnten ist Professor Steinhoff immer noch dessen Mentor, jedoch stellen eine Vielzahl ausgewiesener Experten eine Kontinuität und Leistungsfähigkeit sicher, die im internationalen Umfeld ihres Gleichen suchen.

Seit 2008 bietet METAKUS speziell auf den Bedarf des industriellen Presshärtens zugeschnittene Weiter-bildungs- und Schulungsmaßnahmen exklusiv für ausgewählte Kunden an. Inzwischen haben mehr als 1000 Presshärtespezialisten aus aller Welt an diesem einzigartigen Trainingsprogramm teilgenommen.