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07.01.2020

Otto von Guericke-Preis für neuartigen Einsatzstahl

Forscher des Leibniz-Instituts für Werkstofforientierte Technologien (IWT) ausgezeichnet

Mit ihrer Forschung an einem neuartigen Einsatzstahl gehören der Werkstofftechniker Dr.-Ing. Holger Surm vom Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT und sein Team zu den drei besten Projekten der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 2019 und damit zu den Finalisten bei der Preisverleihung des Otto von Guericke-Preises in Berlin.

Verleihung des Otto von Guericke-Preises 2019: Dr.-Ing. Holger Surm vom Leibniz-Institut IWT nimmt die Auszeichnung entgegen (zweiter von rechts, © IWT)

Der Bremer Werkstofftechniker Dr.-Ing. Holger Surm vom Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT war im Finale bei der diesjährigen Verleihung des Otto von Guericke-Preises am 13. November in Berlin mit seinem Team dabei. Surm und seine Kollegen Clemens Neipp von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen und Christian Weber von der Technischen Universität München überzeugten mit ihrer Arbeit zum Thema ›Entwicklung von höchstfesten Stählen für alternative Wärmebehandlungen von Bauteilen im Kfz-Antriebsstrang‹ die Jury. »Der Otto von
Guericke Preis würdigt herausragende Projekte der Anwendungsforschung«, so Surm. »Deshalb freut es mich sehr, dass die Jury unser Vorhaben zu den besten drei IGF-Projekten 2019 zählt.«

Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)

Der Otto von Guericke-Preis der AiF wird seit 1997 jährlich vergeben. Mit diesem Preis würdigt die AiF Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Das Forschungsprojekt widmet sich Fragestellungen des massiven Leichtbaus. »Das Forschungsthema massiver Leichtbau bietet großes Potenzial für die Automobilindustrie«, so Professor Hans-Werner Zoch, geschäftsführender Direktor des Leibniz-IWT. »Der neu entwickelte Einsatzstahl ist ein weiterer Schritt, um Autos leichter und somit energieeffizienter zu machen. Ich freue mich sehr, dass die Jury des Otto von Guericke-Preises die Möglichkeiten dieses Stahls erkannt hat.« Denn Autos werden zwar immer sicherer und komfortabler, dadurch aber auch zunehmend schwerer. Doch Leichtbau wurde bisher fast nur im Karosseriebereich umgesetzt. Im Antriebsstrang zum Beispiel ist es bis heute zu keinen vergleichbaren Gewichtseinsparungen gekommen und das, obwohl Studien zeigen, dass hier 77 Prozent der Bauteile ein deutliches Gewichtseinsparpotenzial besitzen.

Hier setzen Surm und seine Kollegen an. Ein erster Schwerpunkt lag hierbei auf der Entwicklung und Optimierung von Stählen mit höherer Beanspruchbarkeit für Leichtbauanwendungen im Antriebsstrang. Dazu wurden großtechnisch bereits eingeführte Einsatzstähle bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung und Wärmebehandlung so modifiziert, dass das Potenzial ihres Eigenschaftsprofils in weit höherem Maße als bisher ausgenutzt wird. Zudem wurden großserientaugliche neue Werkstoffkonzepte durch Mikrolegierung gezielt auf das erfolgversprechende Wärmebehandlungsverfahren Carbonitrieren abgestimmt, die zu einer höheren Bauteilbeanspruchbarkeit führen. Die Bewertung des gesteigerten Leichtbaupotenzials erfolgte anhand des Bauteils Zahnrad in umfangreichen experimentellen Tragfähigkeitsuntersuchungen.

Signifikante Steigerung der mechanischen Kennwerte

Der in dem Vorhaben neuentwickelte Einsatzstahl 18CrNiMoVNb7-6 ergab in umfangreichen Untersuchungen eine signifikante Steigerung der mechanischen Kennwerte und eine relative Gewichtseinsparung von 26 Prozent zu herkömmlichen Stählen. Was bereits nach einer deutlichen Einsparung klingt, kann sogar noch weiter ausgebaut werden. Denn neben der primären Gewichtsreduktion am Zahnrad können weitere Bauteile ebenfalls von dem neuen Einsatzstahl profitieren und weiteres Gewicht einsparen.

Für Dr. Winfried Gräfen von der Hannoveraner Hanomag Lohnhärterei und gleichzeitig Vorsitzender der Arbeitsgemeinschaft Wärmebehandlung und Werkstofftechnik e. V. (AWT) liegt klar auf der Hand, wie wichtig die IGF für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) ist: »Die Projektergebnisse eröffnen uns ganz neue Markt- und Kundenpotenziale. Als mittelständisches Unternehmen hätten wir uns derartige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ohne die Mitarbeit in der IGF weder personell noch finanziell leisten können.« Auch für die Anwendung in der Praxis bietet der neue Einsatzstahl großes Potenzial. Surm und seine Kollegen haben ihr Forschungsprojekt so angelegt, dass der neue Werkstoff auf bereits etablierten Werkstoff- und Bearbeitungsprozessen aufbaut. Dadurch sind für die Herstellung nur vergleichsweise geringe Investitionen notwendig. Gleichzeitig eröffnen sich Firmen in der Stahlindustrie dadurch neue Kunden- und Marktpotentiale.

Rainer Salomon, Geschäftsführer der FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., stellt fest, dass die Ergebnisse des IGF-Projekts weit über die Entwicklung eines optimierten Einsatzstahles hinausgehen. »In Verbindung mit dem Innovationsnetzwerk Massiver Leichtbau konnten wir sehr gute Ansatzpunkte finden, um Innovationshemmnisse zu überwinden.«

Einen dreiminütigen Film zum Projekt finden Sie auf der Website der AiF in der Mediathek unter https://www.aif.de/videos/2019/leichte-antriebe-innovatives-leichtbaukonzept-fuer-komponenten-im-antriebsstrang.html

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