Guggenheim lässt grüßen

Die neuen Werkstoffe von ThyssenKrupp können nicht unterschiedlicher ausfallen: während Anwender Titan in der Regel nur in „kg-Paketen“ kaufen, ordern sie Elektroband gleich tonnenweise.

05. Oktober 2005

Trotz Hightech: Niemand sollte seine Wurzeln vergessen. Bei Thyssen ist es beispielsweise Eisen, denn mit einem Bandeisenwalzwerk startete Firmengründer August Thyssen 1867 in Duisburg. Heute beschäftigt sich der Konzern, mittlerweile fusioniert zu ThyssenKrupp, zwar auch mit »stahlfremden« Dingen wie Magnesium oder Titan, doch seinen Wurzeln bleibt er weiterhin treu. Daher startete das Fachpresseforum Ende 2004 auf Thyssen-Stammschloss Landsberg bei Essen folgerichtig mit Walzanlagen, wie der Gießwalzanlage (GWA), die der Konzern 1999 als weltweit erste in einem integrierten Hüttenwerk in Betrieb nahm.

Statt Elektrostahl setzt die GWA im Gegensatz zu den meisten Anlagen Konverterstahl ein, der sich durch geringere Anteile an Begleitelementen, wie zum Beispiel Kupfer, und relativ niedrige Stickstoffgehalte auszeichnet.

Für GWA sprach: Es lässt sich auf der Anlage dünneres Warmband (minimal 1,0 mm statt sonst 1,5 bis 2,0 mm) mit engeren Toleranzen (Bombierung ± 10 µm) und einem homogeneren Gefüge als konventionelle Produkte herstellen. Außerdem sinken die Energie- und Personalkosten sowie die Durchlaufzeiten.

Die Rechnung ging auf, berichtete Dr. Eberhard Sowka, Bereichsleiter Produktion Duisburg: „Die GWA hat heute mehr Aufträge, als sie mit ihrer Kapazität von zwei Millionen Tonnen Warmband pro Jahr abarbeiten kann.“

„Orientierungslos“ zum Erfolgsstahl

Die größte auf der Anlage gefertigte Produktgruppe ist Warmband für weiche Stähle, das anschließend kaltgewalzt oder direkt als Warmband eingesetzt wird. Es folgt Warmband für nicht kornorientiertes Elektroband (Erzeugung: 35.000 Tonnen/Monat). Das GWA-Material ermöglicht aufgrund seiner besonderen chemischen Zusammensetzung (unter anderem Schwefelanteil gesenkt von bisher 80 bis 120 ppm auf 10 bis 20 ppm/hoher Siliziumanteil) einen wesentlich verbesserten Wirkungsgrad von Elektromotoren oder Generatoren. Das Geheimnis steckt hinter dem Kürzel NO, das für „non grain oriented“ steht. Die Körner im Elektroband NO weisen also keine Orientierung auf, sondern sind isotrop (regellos) verteilt. Dank dieses gewollten Chaos-Prinzips erhält es einen um 11 bis 19 verbesserten Wirkungsgrad (Abnahme der Ummagnetisierungsverluste) und eignet sich daher besonders für den Einsatz in Motoren oder Generatoren, die Energie umwandeln.

Leicht durch TMT!

Auf dem Weg zur Großserie befindet sich der NewSteelBody (NSB), den ThyssenKrupp Steel auf der Automobilausstellung IAA 2003 erstmals vorstellte (bbr berichtete). Rückblick: Im Jahr 2001 startete die Abspeckkur für die Karosserie des Opel Zafira, den die Duisburger mit Hilfe des Benchmarking als erfolgreichsten Vertreter der Kompakt-Van-Klasse als Referenz ausgewählt hatten. Radikal ist der Wandel bei den Werkstoffen: Konventionelle Tiefzieh- und mikrolegierte Stähle ersetzte der Stahlhersteller hier durch hochfeste Sorten, bei denen mit einem Gewichtsanteil von 42 % Dualphasen-Stahl dominiert. Die Duisburger senkten die Teileanzahl von 172 auf 144. Es kamen weniger Schalenbauteile (-?43 %) und Tailored Blanks (- 3 %) zum Einsatz.

Dagegen verwendeten die Fachleute damals in dieser Karosserie erstmals Walzprofile (+ 20 %), IHU-Doppelplatinen (+ 7 %), IHU-Profile (+ 17 %) und Davex-Profile (+ 2 %). Alles in allem ist NSB 24 % leichter als das Referenzmodell. Das Abspecken steht und fällt mit den maßgeschneiderten Rohren, den Thyssen Tailored Tubes. Mehr als jedes dritte Bauteil des NSB basiert auf derartigen Profilen. Doch der Umstieg auf diese neuen Profile erfordert einiges an Umdenken, gab auch Oliver Hoffmann von der Division Auto zu.

Der Bereichsleiter für Vertrieb und Engineering: „Es fanden viele Workshops statt, auf dem wir zum Beispiel das Knotenhandbuch als hilfreichen Setzkasten zur Umsetzung vorstellten. Dabei ging es unter anderem um Parameter wie Steifigkeit oder Anzahl der Profile.“ Als aktuelle Variante für ein maßgeschneidertes Rohr mit konischer Grundgeometrie stellte Hoffmann den Längsträger des NSB vor.

Dieses crash-relevante Bauteil fällt bei gleicher Sicherheit wesentlich leichter aus als die entsprechende Referenz-Komponente. Für den Bereichsleiter ist es durchaus denkbar, dass sich dieses anspruchsvolle Teil mit Hilfe von Innenhochdruckumformen und TMT (Thyssen Modul Tubes) in einem Gang herstellen lässt. TMTs verfügen über einen nichtlinear veränderlichen Querschnitt, was bedeutet, dass die Geometrie der aus ebenen Platinen gefertigten Profile über die Baulänge wechseln kann.

Zum Herstellen setzt das Unternehmen eine patentierte Variante der Einrolltechnik an. Dabei erhalten die vorwiegend gradlinigen Profile durch zwei Gesenke und einen entsprechend geformten Metallkern ihre Gestalt.

Metall-Look und Anti-Graffiti

Auf lebhaftes Interesse in der Hausgeräteindustrie stößt nach Aussagen des Herstellers der so genannte Platal-Metall-Look. Er besteht aus feuerverzinktem Stahlband und einer Polyesterfolie, bei der aufgedampftes Aluminium für den Metalleffekt sorgt. Die Oberfläche ist unempfindlich gegen Fingerabdrücke und kann sowohl glänzende, als auch matte oder gebürstete Oberflächen nachbilden. In der Verschleißfestigkeit entspricht der Neuling herkömmlich bandbeschichteten Oberflächen, die es auch in eingefärbten Varianten gibt. Dabei handelt es sich aber nicht um das sonst übliche Metallic-Aussehen, sondern um echte Metalloptik. Dieser Metall-Look befindet sich zur Zeit noch in der Erprobungsphase. Eine weitere interessante Entwicklung soll die Werke von „Straßenkünstlern“ wieder vernichten. Die Rede ist von Graffiti-Schmierereien: Dazu entstand ein neues Stahlband mit Anti-Graffiti-Oberfläche, das seinen ersten Praxistest bei Fassadenelementen an einer Mehrzweckhalle der Stadt Troisdorf bei Köln bereits hinter sich hat.

An der wirtschaftlichen Fertigung von Magnesiumblechen arbeitet seit Juni 2001 intensiv die Magnesium Flachprodukte GmbH im sächsischen Freiberg.

Mg von der Rolle

Im September 2004 gelang es der Konzern-Tochter im kontinuierlichen, sechsstündigen und anschließend gezielt beendeten Betrieb mehr als vier Tonnen Magnesiumband herzustellen. Diese Menge entspricht etwa 16 Tonnen Stahlband. Geschäftsführer ­Dr. Bernhard Engl: „Damit ist weltweit erstmalig nachgewiesen, dass sich Magnesium-Flachprodukte mit einem kostengünstigen Verfahren und im industriellen Maßstab herstellen lassen.“ Nun gilt es aber an den Kosten zu drehen, denn bisher müssen konventionell erzeugte Magnesiumbleche für rund 30 Euro pro Kilogramm angeboten werden, wenn der Anbieter damit Geld verdienen will. Doch die Automobilhersteller fordern langfristig Kilogramm-Preise von unter zehn Euro. Um die Preise zu senken, entwickelte das Unternehmen ein völlig neues Gießwalzverfahren, das mit preisgünstigerem Einsatzmaterial sowie weniger Fertigungsschritten arbeiten kann. Noch hat der Pionier aus Sachsen nicht das Ziel der wirtschaftlichen Fertigung erreicht, doch Dr. Engl ist optimistisch: „Die ersten Prognosen von ThyssenKrupp Steel deuten auf gute Marktchancen hin! So besitzen die Magnesiumbleche sogar die Eignung für den Außenhauteinsatz“

Die Konzerntochter ThyssenKrupp VDM GmbH hat sich als Entwickler von speziellen Werkstoffen für Abgassysteme einen Namen gemacht.

Verbindliche Legierungen

So entstand hier der hoch temperaturbeständige Werkstoff „Nicrofer 6023 H“, für den das Unternehmen im Jahr 2003 den Stahl-Innovationspreis erhielt. In dieser Entwicklungstradition entstand nun aus VDM-Werkstoffen ein spezielles Metallfäden-Vlies für den sogenannten PM-Kat, der vor kurzem im Nutzfahrzeugbau in Serie ging. Folie und Vlies bestehen aus speziell für diese Anwendung entwickelte Eisen-Chrom-Aluminiumlegierungen.

Mit Hilfe von Walzplattieren und anschließender Wärmebehandlung entstand bei der Konzerntochter Deutsche Titan GmbH ein Titan-Aluminium-Verbundwerkstoff, der die Temperaturbeständigkeit von Titan von bisher 600 auf 850 Grad Celsius erhöht. Auch bei der Festigkeit gibt es Bewegung. Dr. Heinz Sibum, Leiter Forschung und Entwicklung: „Der Werkstoff lässt sich auf bis zu 1.500 Megapascal hochkitzeln.“

Die Essener Konzerntochter entwickelt gerade mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie in Aachen ein neues Verfahren, um Titanteile miteinander oder mit Komponenten aus anderen metallischen Werkstoffen durch Laserlöten zu verbinden. Dazu Dr. Heinz Sibum: »Der Anwender legt Bleche aufeinander, auf die er vorher an den passenden Stellen das Lötmetall aufbringt. Danach werden die Blechränder mit einer mineralischen Paste luftdicht verschlossen. Anschließend erhitzt ein Laserstrahl die Baugruppe gezielt an den Stellen, unter denen das Lötmetall liegt und stellt so die Verbindung her.« Seine Vorteile spielt das Verfahren vor allem dann aus, wenn mehrere übereinander liegende Titanbleche miteinander verbunden werden müssen. Dank der neuen Legierungen und Verarbeitungsmethoden eignet sich das vierthäufigste Metall in der Erdrinde für viele Einsatzarten. Sogar das bekannte, exotische fünfte Guggenheim-Museum im spanischen Bilbao erhielt massive Titanplatten. Beim neuen inoffiziellen „Guggenheim“ bekam allerdings ein anderer Werkstoff den Zuschlag: Das Edificio Forum, laut Guardian „the Barcelona Guggenheim“, schmücken rund 28.000 einzelne, dreieckige Edelstahlbleche. Lieferant (ebenso wie beim „echten Guggenheim Bilbao“): eine Tochter von ThyssenKrupp Steel.

Nikolaus Fecht

Erschienen in Ausgabe: 09/2005