Innovationen

Innovationen spielen auch in Zeiten der Wirtschaftskrise eine zentrale Rolle in der Strategie von ThyssenKrupp. In der 1. Hälfte des aktuellen Geschäftsjahres haben unsere Forscher und Entwickler deshalb zahlreiche Produkte und Verfahren marktorientiert neu- bzw. weiterentwickelt. Vor allem eine noch effizientere Nutzung von Ressourcen und Energie stand im Mittelpunkt vieler Projekte. Mögliche Synergien innerhalb des Konzerns gezielt aufzuspüren, war dabei eine wichtige Aufgabe.

Steel: Neue Werkstoffe für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Speziell für PKW-Elektromotoren haben Forscher des Segments Steel den neuen Werkstoff 330-30 AP entwickelt. Er gehört zur Werkstoffgruppe "Nichtkornorientiertes Elektroband" und ist auf den begrenzten Bauraum, die hohen Drehzahlen und die extremen Temperaturen schnell drehender elektrischer Antriebe abgestimmt. Das Material ist sowohl für Hybridantriebe, bei denen der Verbrennungsmotor durch einen Elektroantrieb unterstützt wird, als auch für vollelektrische Antriebe geeignet. Solche Antriebe können die durch Kraftfahrzeuge verursachten CO₂-Emissionen nachhaltig verringern.

Nichtkornorientiertes Elektroband ist eine weichmagnetische Stahlsorte mit einem Silizium-Aluminiumgehalt von bis zu 4,5 % und niedrigen Kohlenstoffanteilen. In elektrischen Maschinen bündelt und verstärkt es als Eisenkern den magnetischen Fluss. Für den Einsatz in PKW-Elektromotoren wurde insbesondere die Gefügestruktur – also Korngröße und Kornausrichtung – des neuen Werkstoffs optimiert. Er zeichnet sich deshalb durch niedrige Ummagnetisierungsverluste, hohe Polarisationswerte und gute Wärmeleitfähigkeit aus. Mit diesen Eigenschaften nimmt der neue Werkstoff eine Spitzenposition unter den derzeit für Hybrid- und Elektroantriebe verfügbaren weichmagnetischen Werkstoffen ein.

Stainless: Innovative Drähte für die Energietechnik

Verstärkt im Fokus des Segments Stainless steht die Entwicklung neuer Drahtwerkstoffe aus Nickellegierungen. Ein neuer Werkstoff für Heizleiter, die Nickel-Chrom-Legierung Cronifer® 40B, konnte bereits erfolgreich im Markt platziert werden. Heizleiter werden aus Draht hergestellt und in Heizelementen von Haushaltsgeräten eingesetzt. Der neu eingeführte Werkstoff überzeugt durch Lebensdauer und Formstabilität und ist zudem kostengünstiger als der bisher eingesetzte Werkstoff.

Aktuelle Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auch auf verbesserte Schweißzusatzwerkstoffe. Für den Einsatz unter extremen Korrosionsbedingungen, wie sie in Anlagen der Müll- und Biomasseverbrennung sowie der Erdgasförderung auftreten, erhalten Stähle üblicherweise eine Plattierschicht aus einer korrosionsbeständigen Nickellegierung. Diese Plattierung wird aufgeschweißt, und danach sollte die Oberfläche metallisch blank und ohne Fehler sein. In einem Forschungsprojekt haben wir den Zusatzwerkstoff für dieses Auftragsschweißen durch metallurgische Maßnahmen so weiterentwickelt, dass alle Anforderungen an ein blankes, fehlerfreies Schweißgut noch besser erfüllt werden. Selbst nach dem Aufbringen mehrerer Lagen übereinander müssen die Schweißgutoberflächen in der Regel nicht mechanisch nachbearbeitet werden. Der Nutzen für unsere Kunden ist enorm: Auftragsgeschweißte Bauteile lassen sich mit dem neuen Schweißzusatzwerkstoff Nicrofer® S6020 um 10 % bis 30 % schneller herstellen.

Technologies: Nockenwellen senken Kraftstoffverbrauch

Für die Nutzfahrzeugindustrie haben unsere Ingenieure eine gebaute Nockenwelle entwickelt, die bis zu 35 % leichter ist und gleichzeitig bis zu 10 % weniger kostet. Bei dieser innovativen Nockenwelle kann das Rohmaterial, das für die Herstellung verwendet wird, erheblich reduziert werden – teilweise um 25 kg pro Welle. So lassen sich bereits während der Herstellung Material und Energie einsparen. Im späteren Fahrzeugbetrieb geht dank der geringeren bewegten Massen der Kraftstoffverbrauch erheblich zurück, gleichzeitig verlängert sich die Motorlebensdauer signifikant. Um die vorliegenden Anfragen nach solchen innovativen Nockenwellen zu erfüllen, ging jetzt die erste vollautomatische Montageanlage in Betrieb. Mit ihr können wir Nockenwellen mit einer Länge bis zu 2.200 mm bei vollständiger Überwachung aller erforderlichen Qualitätsparameter unter Serienbedingungen kostengünstig bauen.

Elevator: Schnellste Doppeldeckeraufzüge der Welt

Nach dreijähriger Planungs-, Fertigungs- und Montagephase hat das Segment Elevator im neuen Shanghai World Financial Center, dem höchsten Gebäude Chinas, eine besonders schnelle Art der Fortbewegung geschaffen. Die vier Doppeldeckeraufzüge bestehen jeweils aus zwei fest miteinander verbundenen Kabinen mit einer Tragkraft von je 2.000 kg. Sie bedienen eine Skylobby in 240 m Höhe. Den Weg dorthin erreichen die Besucher in Rekordtempo: Mit einer Spitzengeschwindigkeit von 10 m pro Sekunde (36 km/h) sind diese Anlagen die schnellsten Doppeldeckeraufzüge der Welt.

Um die hohen Geschwindigkeiten im Aufzugsschacht zu erreichen, haben unsere Ingenieure aerodynamische Verkleidungen für Kabinen und Türen entwickelt. Daneben sorgt eine elektronische Rollenführung für eine vibrations- und schwingungsarme Aufzugsfahrt. Schon bei der Installation der Führungsschienen im Schacht wurde mit Hilfe von moderner Lasertechnologie auf äußerste Präzision geachtet, um den Passagieren auch bei hoher Geschwindigkeit höchsten Fahrtkomfort zu ermöglichen.

Services: Hochtemperatur-Wärmespeicher für moderne Kraftwerke

Im Segment Services haben wir die Entwicklung eines Hochtemperatur-Wärmespeichers für Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke gestartet. Ziel ist der Bau einer Pilot-Anlage von RWE Power in Dortmund, in der das Know-how von ThyssenKrupp eingebunden wird. Die Integration eines solchen Speichers in den Kraftwerksprozess entkoppelt zeitlich die Bereitstellung von Strom und Wärme: Die tagsüber über den Kundenbedarf hinaus produzierte Wärme lässt sich im Speicher "parken" und kann nachts bei abgeschalteter Gasturbine wieder abgegeben werden. Bislang ist diese Trennung bei Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken, die in umweltfreundlicher Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden, nicht möglich.