Pushing Limits – together!
Der voestalpine-Weg zu einer optimalen Beschichtung für Werkzeuge zur Umformung ultrahochfester Stähle
Um 460 % erhöhte Werkzeugstandzeiten, exzellente Haftfestigkeit und Verschleißverringerung – mit der Werkzeugbeschichtung Duplex-VARIANTIC®-1400 setzt voestalpine eifeler einen Meilenstein für die wirtschaftliche Kaltumformung von ahss-Stählen.
Wer vermutet, dass hinter der branchenweit herausragenden Entwicklung mehr stehen muss – an Kompetenz und (Wo)manpower – liegt richtig. Dr. Farwah Nahif, Leiterin der Forschung & Entwicklung von voestalpine eifeler, und Christian Walch, Leiter der Anwendungstechnik der voestalpine Steel Division, geben Einblick.
Branchenbedürfnis als Ausgangsbasis
Automotive-Notes: Unter dem Motto „Taming the Steel“ entwickelte voestalpine optimal aufeinander abgestimmte hochfeste Stähle und Werkzeugbeschichtungen. Was war der Anstoß für dieses Projekt?
F. Nahif: Die Kundenbedürfnisse. Für den automobilen Leichtbau sind höhere Festigkeiten bei weniger Gewicht und ein permanentes Mehr an Wirtschaftlichkeit in der Fertigung entscheidende Faktoren.
Automotive-Notes: Höchstfeste gut umformbare Stähle sind hier die Grundvoraussetzung. voestalpine bietet sie?
C. Walch: Ja, die von uns entwickelten ultralights high-ductility Stähle mit Festigkeiten über 1.000 MPa verbinden hohe Festigkeit mit guter Umformbarkeit und ermöglichen hochfeste Bauteile von anspruchsvoller Komplexität in Kaltumformung herzustellen.
Zusammenarbeit als Erfolgsfaktor
Automotive-Notes: Der Starke entwickelt am stärksten allein. Bei voestalpine gilt das nicht?
F. Nahif: Stimmt. Die voestalpine Steel Division ist mit ihrem Kompetenzfeld ultralights vorangehender Entwickler von hoch- und ultrahochfesten Stählen für den automobilen Leichtbau. Wir von voestalpine eifeler sind innerhalb des voestalpine-Konzerns der Experte für Werkzeug- und Bauteiloberflächenbeschichtungen. Auch für Werkzeugstahl und für die Umformung selbst gibt es innerhalb des Konzerns spezialisierte Unternehmen. In enger Zusammenarbeit floss diese Expertise über alle für den Erfolg der Kunden relevanten Parameter in die Entwicklung ein.
Automotive-Notes: Ausgangspunkt ist der zu verarbeitende Stahl. Welche Stahlgüten standen im Fokus?
C. Walch: Im Fokus stand die Entwicklung von Dualphasen high-ductility Stählen der Festigkeitsklassen 1.200 und 1.400 MPa in zwei Familien: Dualphasen high-ductility (drawing type) und Complexphasen high-ductility (bending type). Das Hauptaugenmerk im Entwicklungsprozess selbst lag auf prozesssicherer Herstellbarkeit und in der Ausgewogenheit des Eigenschaftsprofils bezüglich mechanischer Kennwerte, Füge- und Umformeigenschaften.
Automotive-Notes: Gab es für die Beschichtungsentwickler definierte Ziele?
F. Nahif: Für uns war das Ziel des divisions- und spartenübergreifenden Konzernprojekts die Entwicklung einer Beschichtung für Werkzeuge zur Umformung von Stählen der Festigkeitsklasse 1.200 MPa und mehr.
Automotive-Notes: Wie erfolgte die Zusammenarbeit, was war das Erfolgsrezept?
F. Nahif: Da wir alle zur selben Konzernfamilie gehören, war der Austausch aller Beteiligten unkompliziert, fast familiär. Es war eine ambitionierte kreative Atmosphäre wie in einem Start-up-Unternehmen. Wir profitierten vom Input unserer Stahlentwickler.
C. Walch: Und wir Stahlentwickler profitierten von den Einblicken in angrenzende Themenfelder. Wir alle saßen gleichsam permanent an einem virtuellen Tisch und blickten als Fachexperten über unseren Tellerrand hinaus.
Weltweit erste Systemlösung als Ergebnis
Automotive-Notes: Können Sie den Projektablauf umreißen und ein Beispiel für einen Vorteil dieser Zusammenarbeit nennen?
F. Nahif: Bei voestalpine eifeler haben wir große Erfahrung bei Beschichtungslösungen für Pressen oder Stanzanlagen und bewährte Produkte für diese Umformwerkzeuge. Darauf konnten wir aufsetzen. Mit speziellen Zulegierungen und Modifikationen von Hundertstel-Parametern, wie Druck und Temperatur, entwickelten wir mehrere Lösungswege, die im Labormaßstab getestet wurden. Hierzu ein konkretes Beispiel der Zusammenarbeit: Das Projekt startete 2015. Marktreife ultrahochfeste Stähle von 1.200 MPa und mehr konnte damals kaum jemand außer voestalpine Steel Division bieten.
C. Walch: Wir lieferten damit praxiskonformes Umformmaterial – auch für die nachfolgenden Testläufe unter Realbedingungen, die wiederum bei voestalpine-Umformunternehmen erfolgten. Diese vielfältigen Möglichkeiten unter einem Konzerndach beschleunigten und vereinfachtenden Entwicklungsprozess.
Automotive-Notes: Eine letzte Frage. Der für Sie persönlich schönste Moment war?
C. Walch: Für mich als Stahlentwickler war es die erste Abpressung einer B-Säule in DP1200HD-Stahl, als der real gewordene Demonstrationsbauteil die Verarbeitbarkeit der high-ductility Stähle für die gesamte Prozesskette bewies – von Produktionsplanung, Presswerk, Werkzeugbau, Verpressung bis zur Optimierung des Fügeprozesses.
F. Nahif: Für eine Beschichtungsentwicklerin ist es immer ein schöner Moment, wenn man einen Versuch macht und die Performance so ist, wie man sie sich vorstellte. Das war bei der Entwicklung von Duplex-VARIANTIC®-1400 übrigens fast die Regel. Und noch schöner war, dass unsere hohen Erwartungen in der Praxis noch übertroffen wurden. Mit dem optimal abgestimmten System und Zusammenspiel von Werkstoff, Werkzeugstahl und Werkzeugbeschichtung machen wir einen weiteren Schritt in der wirtschaftlichen Fertigung von hochfesten Bauteilen im automobilen Leichtbau.
Duplex-VARIANTIC-1400®
- Werkzeugbeschichtung für Kaltumformung
- Für Stahlgüten von 1.000 bis 1.400 MPa und darüber
- Al (Cr, Ti) N-basierte PVD-Schicht mit Haft- und Toplage
- Härte: 3.000 +/- 200HV
- Bis zu 460 % höhere Werkzeugstandzeit
- Exzellenter Widerstand gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß
- Sehr gute Haftung am Umformwerkzeug durch plasmabasierte Vorbehandlung im Beschichtungsprozess
- Verbesserte Werkstückqualität
Dr. Farwah Nahif
Leiterin Forschung & Entwicklung
voestalpine eifeler Vacotec GmbH
Christian Walch
Leiter Anwendungstechnik
voestalpine Steel Division
