P 413 - Untersuchungen zum Einsatz des fasergeführten Nd - YAG-Laserstrahles für das Wallpapering von korrosionsgefährdeten Industrieanlagen mit Nickelbasislegierungen und nichtrostenden Stählen mit Sonderzusätzen

P 411: Grundeigenschaften und Potential von dekorativen glasartigen Sol-Gel-Beschichtungen auf Edelstahl für industrielle Anwendungen Nichtrostende Stähle, allgemein als rostfreie Edelstahle bezeichnet, werden häufig für dekorative Zwecke im Haushalts- und Architekturbereich verwendet. Je nach Einsatz und  Beanspruchung ist eine ansprechende Optik auf Dauer nur dann gegeben, wenn Maßnahmen gegen Verkratzen im täglichen Gebrauch und Verfärben bei thermischer   Beanspruchung getroffen werden. Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung der Grundeigenschaften und des Potentials von dekorativen glasartigen Sol-Gel-Beschichtungen als transparente Alternative zu Emailschichten mit entsprechenden Eigenschaften. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein bereits vom Institut für Neue Materialien (INM) entwickeltes glasartiges Sol-Gel-Schichtsystem auf die Anforderungen der  projektbegleitenden Industriepartner geprüft. Insbesondere wurde untersucht, inwieweit diese Anforderungen bei kontinuierlicher bzw. Stückbeschichtung erfüllt werden können und das System umformbar, schweißgeeignet oder mechanisch fügbar ist Parallel zu den Versuchen bei den Industriepartnem wurden am INM Untersuchungen zur Optimierung des vorhandenen Systems (Partikeleinbau, Komponentenvariationen) bzw. zur Kombination mehrerer Schichtsysteme (Primerschicht plus Metalloxide) durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen haben gezeigt, daß durch Aufbringen der glasartigen Beschichtungen die Eigenschaften der rostfreien Edelstahloberflächen in einigen Anforderungsbereichen deutlich verbessert werden können. Durch die Schichten kann ein zumindest temporärer (ca. 500 h) Anlaufschutz bei 500 °C erreicht werden. Die Abriebbeständigkeit der Edelstahloberfläche wird signifikant verbessert. So finden sich nach 500 Zyklen Scheuertest nur vereinzelte Kratzspuren, während unbeschichteter Stahl bereits nach 10 Zyklen stark geschädigt ist. Außerdem wurde für den Bereich des Hochtemperaturschutzes nachgewiesen, daß die untersuchten glasartigen Beschichtungen einen deutlichen Vorteil gegenüber bisher üblichen Versiegelungsmethoden bieten, wenn es um die Beibehaltung des optischen Erscheinungsbildes von Edelstahl geht. Versuche mit mechanischen Beanspruchungen haben allerdings auch gezeigt, daß die glasartigen Schichten keine ausreichende Elastizität bei ggf. notwendigen Umformoperationen bieten. Dagegen können im Falle von Stückbeschichtungen glasartige Sol-Gel-Beschichtungen je nach Anforderungsprofil Vorteile bieten. Dies gilt hinsichtlich Kratzfestigkeit,  Anlaufschutz und Transparenz der Beschichtung sowie leichterer Reinigungsmöglichkeit. Auch Farbgebung ohne größere Beeinträchtigung der metallischen Optik ist denkbar. Zur Nutzung dieses Potentials im Haushalts- und Büromöbelsektor, im Automobil- und Architekturbereich sowie für Dekorzwecke sind indes noch wesentliche Optimierungsschritte notwendig. STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V. Veröffentlichung: 2001 Autoren: Dr. rer. nat. M. Amlung, Dr.-Ing. K. Endres, Dipl.-Chem. Ch. Schelle

P 410: Herstellung eines Kraftstofftanks komplexer Geometrie aus Stahl mit Hilfe der HydroumformungIm Zuge verschärfter Umweltschutzanforderungen muß die Freisetzung von Kraftstoffoestandteilen völlig vermieden werden. Diese Forderung wird demnächst für  Kraftstoffbehälter gelten und ist bisher nur mit Stahl als Werkstoff sicher zu erfüllen. Konstruktive und sicherheitstechnische Vorgaben im Pkw-Bau verlangen die Positionierung  des Kraftstoffbehälters in für Crash-Fälle weniger kritischen, aber sehr komplexen Hohlräumen der Karosserie. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit war es, für diesen Anwendungsfall mit Hilfe der wirkmedienbasierten Blechumformung technische und wirtschaftliche Lösungen für die Herstellung geometrisch hochkomplizierter Hohlkörper aus Stahl zu erarbeiten. Für die Untersuchungen wurde der bisher in Kunststoff ausgeführte Tank eines New Beetle, PQ 34, der Volkswagen AG als Beispiel für einen Kompaktwagen mittlerer Stückzahl ausgewählt. Als Werkstoffbasis diente der in Vorversuchen (P 242 „Untersuchung der Herstellmöglichkeiten eines modernen Kraftstofftanks aus Stahl mit Hilfe hydromechanischer und hydrostatischer Umformverfahren“, Bestell-Nr. P 242, ISBN 3- 930621-78-9, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf) erprobte austenitische, nichtrostende Stahl 1.4301. In simulationstechnischen Vorarbeiten wurden erfolgversprechende Formgebungsverfahren, angepaßte Prozeßführung und spezielle Werkzeuggestaltung untersucht und ausgewählt. Schließlich wurde die Tankoberschale durch Tiefziehen von 0,6 mm dickem Blech gefertigt. Die geometrisch wesentlich anspruchsvollere Unterschale konnte durch einstufiges hydromechanisches Tiefziehen aus 0,8 mm dickem Blech erfolgreich hergestellt werden. Die aus den zwei Halbschalen mittels WIG-Schweißen zu Prototypen gefügten Tanks wurden anschließend den werksintemen Bauteiltests der Volkswagen AG unterzogen. Dabei zeigte sich, daß aufgrund des werkstoffspezifisch großen Restformänderungsvermögens alle notwendigen Sicherheitsanforderungen voll erfüllt werden können. Ohne weitere Optimierungsschritte konnte auf diese Weise für den Stahltank eine Gewichtserspamis gegenüber der Kunststoffausführung um 1,7 kg oder 20 % erreicht werden. Dabei beträgt die Wanddicke in Stahl gegenüber Kunststoff teilweise nur ein Zehntel, dies führt zu einer um fast 3 I bzw. nahezu 4 % höheren Füllmenge. Anhand dieser Untersuchungsergebnisse kann festgestellt werden: Nichtrostende Stähle, wahrscheinlich auch korrosionsgeschützte andere Stähle, lassen sich in Verbindung mit modernen Hydroformverfahren und einer Verfahrens- und werkstoffgerechten Konstruktion zu geometrisch sehr komplexen Kraftstoffbehältern verarbeiten. Damit bietet Stahl eine hochaktuelle Werkstoffaltemative für die Lösung künftiger Umweltschutzanforderungen an Kraftstofftanks. STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V. Veröffentlichung: 2001 Autoren: Prof. Dr.-lng. E. Friebe, Dipl.-Wirtsch.-lng. T.Langhammer, Dipl.-Ing. P. Corsten, ]}, Dr.-lng. W. Homberg, Dipl.-Ing. A. Wellendorf, Dr.-lng. A.t Birkert, Dr.-lng. F. Trösken, M. Carl, Dr. rer. nat. J. Krautschick, Dr. rer. nat. P. Papaiacovou