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Steel: Innovative Hohlprofile für automobilen Leichtbau

Mit dem NSB® NewSteelBody hat das Segment Steel demonstriert, dass der Schlüssel zum wirtschaftlichen automobilen Leichtbau in der Verwendung dünnwandiger, intelligent gestalteter Hohlprofile aus Stahl liegt. Als Entwicklungspartner der Automobilindustrie arbeiten unsere Techniker jetzt intensiv daran, diesen Hohlprofilen den Weg in die Serienfertigung weiter zu ebnen. Besondere Chancen kommen einer neuen Generation von Profilen mit veränderlichem Querschnitt zu, bei der Einbuchtungen und Erhebungen direkt während der Herstellung erzeugt werden können. Nachdem das hierfür neu entwickelte Verfahren auf einer Laboranlage erfolgreich war, wird es 2006 auf einer Pilotanlage getestet. Die so hergestellten neuen Profile werden noch leichtere Automobilkarossen mit weniger Kraftstoffverbrauch ermöglichen.

Der Gewichtseinsparung im Automobilbau dienen auch die maßgeschneiderten Stahlbänder, so genannte Tailored Strips, die über die Autobranche hinaus auch in der Bau- und Möbelindustrie gefragt sind. Auf einer weltweit einmaligen Anlage, die wir selbst konstruiert haben, lassen sich jetzt Stähle unterschiedlicher Dicke, Güte oder Oberflächenbeschichtung mit einer ununterbrochenen, mehrere hundert Meter langen Schweißnaht verbinden. So entsteht ein maßgeschneidertes Stahlband, das von vornherein auf die Belastungsverhältnisse im fertigen Bauteil zugeschnitten ist und das sich als Endlosband auf bis zu 15 t schweren Coils aufwickeln lässt. Das verantwortliche Entwicklungsteam hat damit den 2. Platz im ThyssenKrupp Innovationswettbewerb 2005 gewonnen.

Zur kostengünstigen Produktion von Magnesiumblech haben wir eine weltweit einzigartige Gießwalztechnologie entwickelt, die mit deutlich weniger Fertigungsschritten auskommt als herkömmliche Verfahren. Zusammen mit der Technischen Universität Bergakademie Freiberg haben wir bereits eine erfolgreich arbeitende Pilotanlage gebaut. Solche Magnesiumbleche werden künftig in der Autoindustrie als Werkstoffe für gewichtsoptimierte Karosserieteile immer wichtiger.

Neben Magnesiumblechen oder hochfesten und zugleich gut umformbaren Stahlblechen sind für die Automobilkonstrukteure vor allem neue beschichtete Karosseriebleche interessant. Stahlfeinblech kann künftig mit einer neu entwickelten Zink-Magnesium-Oberfläche an die Karosseriepresswerke geliefert werden. Heute ist dies schon für organisch vorgrundierte Bleche möglich. Automobilhersteller und -zulieferer können mit diesen Blechen eigene Prozess-Schritte sparen. Für die Hausgeräteindustrie ist die Blechqualität PLATAL® Metall-Look gedacht, bei der feuerverzinktes Stahlband mit einer Polyesterfolie bezogen wird. Aufgedampftes Aluminium in der Folie sorgt für den Metalleffekt und macht die Oberfläche unempfindlich gegen Fingerabdrücke. Bei dieser Entwicklung haben wir mit Folien- und Klebstoffherstellern zusammengearbeitet.

Stainless: Neue Oberflächen für Edelstahl

Optik und Funktionalität der Oberfläche spielen auch für den Einsatz von Edelstahl eine immer wichtigere Rolle. Ein Innovationsschwerpunkt des Segments Stainless ist daher die Entwicklung neuartiger Oberflächen mit ansprechender Optik und verbesserten Eigenschaften. Im vergangenen Geschäftsjahr haben wir allein sechs neu entworfene Design-Oberflächen für Edelstahl-Flachprodukte auf den Markt gebracht. Ihr spezielles Design erhalten die Bänder durch einen zusätzlichen Kaltwalzdurchgang.

Auch bei Präzisionsband wurden neue strukturierte Oberflächen und eine so genannte Motiv-Oberfläche ins Programm aufgenommen. Bei der Motiv-Oberfläche werden Firmenlogos oder andere vom Anwender wählbare Motive direkt in das Präzisionsband eingewalzt. Die daraus hergestellten Bauteile sind damit unverwechselbar und geben unseren Kunden neue Möglichkeiten, sich mit ihren Produkten am Markt abzuheben. Außerdem erschweren sie die Produktpiraterie.

Kurz vor der Produktionsreife steht eine transparente Beschichtung, welche die Edelstahl-Oberflächen kratzfester und reinigungsfreundlicher macht. Die Beschichtung aus einem UV-härtenden Klarlack wurde in Zusammenarbeit mit dem DOC® Dortmunder OberflächenCentrum und einem Lackhersteller entwickelt. Der Lack wird in einem kontinuierlichen Prozess auf die Bandoberfläche aufgebracht und härtet anschließend unter speziellem ultraviolettem Licht aus.

Für keramische Bauteile in Kraftfahrzeugmotoren gelang es, eine Legierung aus Stahl, Chrom, Mangan und Kohlenstoff zu entwickeln, die sich unter Wärme genauso ausdehnt wie Keramik. Deshalb kann sie in piezoelektrischen Elementen verwendet werden, bei denen unter hohem Druck Elektrizität entsteht. Diese Funktion ist für Kraftstoff sparende Motor-Einspritzsysteme wichtig. Für die Brennstoffzellen-Technologie haben wir den neuen Werkstoff Crofer 22 mit verbesserter Erschmelzung im Vakuum weiterentwickelt. Diese Entwicklung wurde mit dem 3. Preis im ThyssenKrupp Innovationswettbewerb ausgezeichnet. Forschungsfortschritte gab es auch bei Titanlegierungen. Die neuen Werkstoffe besitzen eine bessere elektrische Leitfähigkeit und sind zugleich beständig gegen hohe Temperaturen.

Automotive: Elektrohydraulische Servolenkung mit Einparkassistent

Auch im Berichtsjahr gehörten zwei Unternehmen von ThyssenKrupp Automotive zu den Gewinnern des konzerninternen Innovationswettbewerbs. Einen 2. Preis erhielt das Entwicklungsteam, welches das bereits in der Serienfertigung eingesetzte Warmumformverfahren Hot Stamping weiterentwickelt hat. Bei Hot Stamping werden komplexe Teile – sie können auch aus verschiedenen Materialien, z.B. unterschiedlichen hochfesten Stählen, bestehen – in einem einzigen Pressvorgang geformt. Mit einem 3. Preis wurde die neue DuoPML-Lenkung ausgezeichnet. Es handelt sich dabei um eine elektrohydraulische Servolenkung, deren Lenkkraftunterstützung bei zunehmender Geschwindigkeit abnimmt und die mit Spurhalte- und Einparkassistent einen hohen Fahrkomfort bietet.

Im Bereich Fahrwerk haben wir die Versorgungsanlage für die Luftfederung eines deutschen Sport Utility Vehicle entwickelt. Außerdem wurde mit der Vorentwicklung einer Einzelradaufhängung für ein neues, innovatives Chassis im Nutzfahrzeugsektor begonnen und die Funktionen der Dämpfkraftverstellung DampMatic weiter verbessert. Wichtige Beiträge zur Leichtbaukompetenz des Segments Automotive liefern die Entwicklung einer Kolbenstange aus Faserkeramik sowie die neu entwickelten höchstfesten Federn und geteilten Rohrstabilisatoren.

Für die Fertigungstechnik in den Automobilwerken haben wir Anlagen zur robotergestützten Montage von Türen entwickelt, die sowohl hohe Einpassqualität als auch automatische Positionierung bieten. Sie lassen sich durch standardisierte Grundelemente leichter als herkömmliche Anlagen reparieren. Im laufenden Jahr werden wir außerdem ein Projekt zum Laserschweißen von verzinkten und hochfesten Karosserieteilen abschließen können.

Im Produktfeld Nocken-/Kurbelwelle haben wir die Leichtbaunockenwelle weiterentwickelt und werden vor allem die Ventilsteuerung Presta DeltaValveControl gemeinsam mit einem Motorenhersteller zur Serienreife führen. Diese variable Ventilsteuerung lässt Motoren weniger Kraftstoff verbrauchen und weniger Abgase ausstoßen; zudem bringt sie deutlich mehr Fahrspaß, da sie den Wirkungsgrad des Motors erhöht.

Für einen deutschen Automobilhersteller entwickeln wir derzeit ein neuartiges Zahnradmodul für Ausgleichsgetriebe. Es ist hauptsächlich für Nutzfahrzeuge gedacht. Eine weitere Innovation stellt die Entwicklung eines Leichtbaudifferentials mit Aluminiumgehäuse dar.

Technologies: Anspruchsvolle Entwicklungen für den Anlagen- und Schiffbau

Wir setzen unsere Entwicklungstätigkeit auf dem zukunftsträchtigen Bereich der Ölsandgewinnung fort. Neben mobilen und semi-mobilen Anlagen entwickeln wir schwerpunktmäßig kostengünstige Maschinen und Anlagen für die gesamte Prozesskette einer optimierten Ölsandgewinnung. Zu nennen sind hier eine neue Steuerung des Materialflusses auf zwei Förderbänder, um Stillstandzeiten zu überbrücken, sowie innovative Verarbeitungs- und Aufbereitungssysteme. Ölsand ist Sandstein, der zähflüssige Schwer- und Schwerstöle enthält. Dank großer, bisher noch nicht ausgebeuteter Vorkommen gilt er als eine wichtige Ölreserve der Zukunft.

Bereits im November 2003 war die weltweit erste großtechnische Anlage zur Entfernung von Lachgas (N₂O) aus Abgasen der Salpetersäure-Produktion nach dem Uhde-EnviNOx®-Verfahren in Linz/Österreich erfolgreich in Betrieb gegangen. Zwei Jahre lang hat dieses umweltschonende Verfahren in der Praxis bewiesen, dass der spezielle Katalysator die Emissionen von Klima schädigendem Lachgas um bis zu 99 % reduziert. Im gleichen Umfang ließen sich auch die Stickoxid-Emissionen verringern. Weil die österreichische Anlage damit einen herausragenden Beitrag zum Klimaschutz leistet, ist sie vom Land Oberösterreich inzwischen mit dem "Klimaretter-Preis" ausgezeichnet worden. Der Erfolg demonstriert eindrucksvoll, wie aus einer innovativen Idee durch konsequente Forschung und Entwicklung ein viel beachtetes Produkt entstehen kann. Es erhielt im Dezember 2003 auch den 2. Preis im Innovationswettbewerb der Europäischen Umweltpresse (EEP Silver Award), und im ThyssenKrupp Innovationswettbewerb 2005 konnte das Entwicklungsteam den 1. Preis entgegennehmen.

Mit unserem neuen MTR-Verfahren (Melt To Resin) haben wir in der PET-Kunststoffherstellung die Verarbeitungsschritte bis zu einem qualitativ hochwertigen Granulat für PET-Flaschen wesentlich verkürzt. Rund 20 % niedrigere Produktionskosten, aber auch höhere Qualität und Energieeinsparungen sind die Vorzüge des Verfahrens. Ende 2006 wird die weltweit erste Anlage nach diesem Verfahren mit einer Tageskapazität von 600 t den Betrieb aufnehmen.

Im Schiffbau arbeiten unsere Ingenieure daran, die außenluftunabhängigen Antriebe für U-Boote zu optimieren. Dabei werden unterschiedliche technische Wege beschritten. Zum einen treiben wir in Emden die Optimierung des Kreislaufdiesels voran, für dessen Betrieb in Unterwasserfahrt flüssiger Sauerstoff eingesetzt wird. Am Kieler Werftstandort wird ein Methanolreformer entwickelt – eine Anlage, die den für Brennstoffzellen nötigen Wasserstoff aus Methanol gewinnt. Bis 2009 soll der Methanolreformer serienreif sein. Damit könnten nichtnukleare U-Boote mit Brennstoffzellen-Antrieb länger denn je unter Wasser fahren.

Angesichts des Wettbewerbsdrucks im Schiffbau wird es immer wichtiger, alle Ressourcen in Konstruktion und Fertigung standortübergreifend und effizient zu bündeln. Um die Konstruktionsphase spürbar zu verkürzen, haben wir in dem neuen Verbundvorhaben KonSenS die Verwaltung und Nutzung von modernen Konstruktionsstandards effektiver gestaltet. Dem Konstrukteur wird dabei ein Expertensystem zur Seite gestellt, das ihn einerseits in seiner Arbeit unterstützt und andererseits die Verwendung von Normkomponenten und Wiederholteilen fördert, die bereits konstruktiv vorliegen.

Ein weiteres wesentliches Entwicklungsprojekt ist das Multi Service Boardnetwork (MSB), ein Gemeinschaftsprojekt mit T-Systems. MSB ist ein redundantes, hochverfügbares optisches Netzwerk, das nahezu alle netzwerkbasierten Systeme an Bord eines Schiffes in sich vereinen kann. Hierzu zählen beispielsweise Alarm-, Kommunikations-, Service- und Personal-Entertainment-Systeme. Der Verkabelungsaufwand lässt sich so um rund 60 % senken.

Elevator: Intelligente Fluggastbrücken und Aufzüge

Um die Boarding-Zeit beim größten Passagierflugzeug der Welt, dem Airbus A380, zu verkürzen, hat ThyssenKrupp eine neue Fluggastbrücke entwickelt. Die technische Herausforderung lag darin, sicher die Tür im Oberdeck des A380 zu erreichen, damit die Passagiere auf Ober- und Unterdeck gleichzeitig ein- und aussteigen können. Hierfür wurde die Hubhöhe einer bewährten hydraulischen Brücke mit hohem technischen Aufwand von 5,4 Meter auf 8,2 Meter erhöht. Wenn diese neue Fluggastbrücke zusätzlich zu einer herkömmlichen für das Unterdeck eingesetzt wird, dauert das Ein- und Aussteigen nur noch 38 statt 45 Minuten. Weltweit haben wir bereits auf sechs Flughäfen insgesamt acht dieser Fluggastbrücken installiert; weitere 30 Brücken sind von Kunden bestellt. Um künftig auch die Türen oben hinter den Flügeln des A380 bedienen zu können, hat ThyssenKrupp zusätzlich die neue "Cantilever-Over the Wing"-Brücke entwickelt, die eine Boardingzeit von nur noch 24 Minuten erlauben wird. Die Brücke schwebt dabei frei über dem Flügel.

Zeit gewinnt man auch mit den innovativen Zielauswahlsteuerungen bei ThyssenKrupp Aufzügen. Ein leichter Fingerdruck auf dem Touch Screen übermittelt dem System mit einer einzigen Eingabe die genaue Information über den Standort des Fahrgastes und dessen Fahrtziel. Die Zielauswahlsteuerung besorgt dann individuell den schnellsten Lift und koordiniert Gemeinschaftsfahrten. Zeitraubende Zwischenstopps werden vermieden, und der Fahrgast erreicht schneller sein Ziel. Der Zeitgewinn einer solchen Destination Selection Control (DSC) beträgt bis zu 30 %. Entsprechend höher ist auch die Förderleistung im Vergleich zu herkömmlichen Aufzugsgruppen. Auf Kundenwunsch wurde in Sydney erstmalig ein kombiniertes System mit Zielauswahlsteuerung und traditionellen Druckknöpfen in den Kabinen installiert.

Services: Innovativ im Werkstoff- und Industrieservice

Der Schwerpunkt der Entwicklungsprojekte im Segment Services, dem Werkstoff- und Industriedienstleister im ThyssenKrupp Konzern, liegt auf dem Gebiet der Anwendungs- und Prozessinnovationen. Für die Entschichtung großer Tanks im Explosiv-Schutzbereich wurde der "Magnet-Crawler" weiterentwickelt, der ohne Umweltbelastung die Großbehälter von Farbe befreit und dabei hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt: Es gibt keine Funkenbildung oder statische Aufladung. Um umweltschonend Betonflächen durch Beschichtung zu sanieren, haben wir in Zusammenarbeit mit einem Spezialunternehmen mehrere neue Produkte entwickelt und am Markt erfolgreich eingesetzt. Umweltsensibel und sparsam arbeiten auch die elektrostatischen Einölanlagen mit neuer Kapillarstruktur, die das Öl besonders fein verteilen. Diese Mikrobeölung wird beispielsweise in Presswerken der Automobilindustrie oder bei der Herstellung von Haushaltsgeräten eingesetzt.