Das Fraunhofer ILT schweißt martensitischen Chrom- mit hochfestem Dualphasenstahl und wärmebehandelt die Schweißnaht per Laser. Das eröffnet neue Möglichkeiten für crashsichere Batteriekästen in E-Autos.
Das Fraunhofer ILT erforscht das Schweißen und Wärmebehandeln von hoch- und ultrahochfesten Stählen für den Bau von Leichtbau-Batteriekästen. Das Bild zeigt die Schweißnaht zwischen einem pressgehärteten martensitischen Chromstahl und einem Hochmanganstahl.
Fraunhofer ILT, Aachen
Pressgehärteter martensitischer Chromstahl (X46Cr13, 1.4034) lässt sich mit Dualphasenstahl (DP980) schweißen und anschließend mittels Laser wärmebehandeln, wie Forschende des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT nachgewiesen haben. Nun wollen sie die Technologie für den Bau von besonders crashsicheren Batteriekästen für Elektroautos anwenden.
In vorangegangenen Versuchen mit verschiedenen Kombinationen von hoch- und ultrahochfesten Stählen haben die Wissenschaftler festgestellt, dass die Schweißnaht der Werkstoffpaarung Chromstahl–Dualphasenstahl mit das beste Anlassverhalten aufweist, und zwar bei einer Temperatur von 400 Grad Celsius und zugleich kurzer Haltezeit. Für die Wärmebehandlung verwenden sie einen Diodenlaser. Damit lässt sich der Überlappstoß selektiv wärmebehandeln: Die Schweißnaht wird gezielt angelassen, während die Wärmeeinflusszone kaum erwärmt wird.
Die neuen Erkenntnisse sollen nun in die Entwicklung eines Batteriekastens mit aufgesetztem Crashrahmen einfließen, wobei der Modulträger aus einem Mix von ultrahochfesten und supraduktilen Stählen bestehen soll. Für den Crashrahmen verwenden die Forschenden nicht-kaltverfestigten Hochmanganstahl. In der Fertigung sollen zunächst Bleche im Parallelstoß geschweißt werden. Mittels Umformen in einer Innendruckform soll daraus anschließend der Crashrahmen entstehen. Mit dem neuen Fügeverfahren lässt sich das Leergewicht laut Institutsangaben auf 70 Kilogramm senken. Konventionelle Stahl-Batteriekästen in Integralbauweise kämen hingegen auf bis zu 150 Kilogramm.