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Struktur- und werkstoffoptimierte Leichtbaumutter

Stahl-Innovationspreis 2015
Kategorie „Produkte aus Stahl“

Die von dem Unternehmen HEWI G. Winker aus Spaichingen entwickelte struktur- und werkstoffoptimierte Leichtbaumutter ist mit dem Stahl-Innovationspreis 2015 ausgezeichnet worden. Dass Leichtbau auch an kleinsten Bauteilen zielführend ist, beweist das prämierte Unternehmen am Beispiel von Muttern als Verbindungselemente. Muttern sind normativ bedingt überdimensioniert. Durch eine ganzheitliche Betrachtung der Parameter Konstruktion, Werkstoff und Technologie erkannte HEWI die Chance für geometrischen und stofflichen Leichtbau.

Leichtbaumutter (Quelle: Wirtschaftsvereinigung Stahl)

In der Konstruktionsphase wurden angepasste numerische Auslegungsmethoden eingesetzt. So konnten Teilvolumina identifiziert werden, die nicht unmittelbar zur Tragfähigkeit beitragen. Gezieltes Anpassen der Geometrie ergab eine signifikante Massenreduktion von bis zu 20 % gegenüber konventionellen Normmuttern.

Gleichfalls wichtig bei der Entwicklung der Leichtbaumutter war die werkstoffliche Betrachtung. Durch den Einsatz von mikrolegierten Stahlwerkstoffen erzielte HEWI einen zusätzlichen ökologischen und ökonomischen Nutzen. Die geometrische Anpassung trägt zur Ressourcenschonung durch Leichtbau bei. Durch die Verwendung bainitischer Werkstoffsorten kann bei der Vormaterialherstellung auf Glühbehandlungen verzichtet werden, welche sonst zur Einstellung einer hinreichend umformbaren Gefügestruktur notwendig sind. Die im weiteren Herstellungsprozess üblicherweise notwendige Wärmebehandlung, um definierte Härtewerte zu erzielen, entfällt ebenfalls. Der so erreichte geringere Energieverbrauch bei der Produktentstehung führt zu einer Verkürzung der Produktionszeit und zur Verminderung der CO2-Emissionen über den gesamten Herstellungsprozess um 43 kg pro Tonne.

Umformstadien Leichtbaumutter (Quelle: Wirtschaftsvereinigung Stahl)

Als Fertigungstechnologie wird die Kaltumformung angewendet. Dies geschieht mit einer der weltgrößten horizontalen Mehrstufenpressen mit sechs Umformstationen und einer Gesamtpresskraft von 9000 Kilonewton. Dadurch können Werkstoff- und Bauteileigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Lebensdauer usw. gezielt beeinflusst werden. Wesentliche Vorteile der Kaltumformung sind eine hohe Maß- und Formgenauigkeit, hohe erreichbare Oberflächengüten, geringe Werkstoffverluste und eine Fertigung mit großer Mengenleistung.

Das Unternehmen arbeitet aktuell mit einem namhaften deutschen Fahrzeughersteller daran, eine Teilefamilie von Muttern unter Anwendung des beschriebenen Leichtbauprinzips in der Großserie einzusetzen. Berücksichtigt wird dieser Ansatz auch in der Studie zu Leichtbaupotenzialen massivumgeformter Komponenten im Pkw, welche die

„Initiative Massiver Leichtbau“ durchgeführt hat. Mit den Leichtbaumuttern von HEWI wird ein spürbarer Beitrag zur Gewichtseinsparung ermöglicht.

Rückfragen

Beate Brüninghaus
Wirtschaftsvereinigung Stahl
Telefon:+ 49 211 6707-115 oder -116
E-Mail: beate.brueninghaus@stahl-zentrum.de

Download

Pressemitteilung WV Stahl vom 09.06.2015 (.pdf)

Die Preisträger der Kategorie „Produkte aus Stahl“ im Video