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Tailored Blanks –
MaSSgeschneiderte Halbzeuge für den Karosserieleichtbau
 Intelligenter Leichtbau
Der Ursprung
Tailored Blanks heute
Reduktion der CO2-Emissionen
Maßgeschneiderte Sicherheit
Geringere Fertigungskosten bei verbesserter Qualität
Zusätzliche Vorteile
Kostenvergleich Tailored Blank/konventionelles Konzept
Intelligenter Leichtbau
Der moderne Automobilbau befindet sich in einem kontinuierlich wachsenden Spannungsfeld: Auf der einen Seite werden bei neuen Fahrzeugmodellen gesteigerte Fahrleistungen, höherer Komfort und ein Plus an Sicherheit gefordert. Auf der anderen Seite steht die Forderung nach besserer Umweltverträglichkeit – also geringerem Kraftstoffverbrauch, sinkenden Emissionswerten und verbesserter Recyclingfähigkeit.
Vor diesem Hintergrund nimmt die Bedeutung intelligenten Leichtbaus stetig zu – denn mit diesem werden nicht nur die werkstoffspezifischen Eigenschaften, z. B. der modernen hoch- und höchstfesten Stahlsorten, sondern auch die Vorteile neuer Konstruktionsweisen und innovativer Fertigungstechnologien optimal genutzt. Ein Beitrag zur Umsetzung intelligenten Leichtbaus in der Karosserie als größter zusammenhängender Baugruppe ist der Einsatz von Tailored Blanks, vorgefertigten Halbzeugen aus Stahl.
Der Begriff „Tailored Blanks“ ist aus den englischen Vokabeln „tailored“ = maßgeschneidert und „Blank“ = Blechplatine zusammengesetzt. „Maßgeschneidert“ bezieht sich zum einen auf die Ausführung der Platinen, die bereits beim Tailored Blank-Hersteller fertig zugeschnitten werden und im Presswerk des OEMs lediglich umgeformt werden müssen. „Maßgeschneidert“ bedeutet zum anderen, dass sich die Eigenschaften der Platinen exakt den späteren Bauteilanforderungen anpassen lassen.
Abb. 1: Grundlegende Anforderungen im Automobilbau
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Der Ursprung
Erstmals in der Serienfertigung eingesetzt wurden Tailored Blanks 1985, als für eine konkrete Bodengruppenanwendung eine großformatige Blechplatine benötigt wurde, die walztechnisch nicht realisierbar war. Abhilfe schaffte die Idee, die Platine aus zwei Einzelblechen mit den gleichen Eigenschaften zusammenzusetzen und mit der damals neuen Technologie des Laserstrahlschweißens stumpf zu verbinden.
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Tailored Blanks heute
Seitdem wurden Tailored Blanks zu einem vielseitigen und hoch flexiblen Vorprodukt für den automobilen Karosseriebau weiterentwickelt. Heute bestehen die maßgeschneiderten, laserstrahlgeschweißten Platinen aus zwei bis zu sieben Einzelblechen unterschiedlicher Dicke, Güte/Festigkeit und Oberflächenbeschichtung. Der Schweißnahtverlauf kann dabei linear oder auch nicht-linear ausgeführt sein.
Abb. 2: Schematischer Aufbau der Platine für das Innenblech einer vorderen Tür
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Reduktion der CO2-Emissionen
Durch die Kombination der verschiedenartigen Einzelbleche lassen sich die Festigkeit und Steifigkeit gezielt den lokalen Beanspruchungen am jeweiligen Bauteilort anpassen. Das Resultat ist eine zum Teil deutliche Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlichen Ziehteilen, die sich nicht zuletzt auch positiv auf den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission des Fahrzeugs auswirkt.
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Maßgeschneiderte Sicherheit
Durch den Einsatz von Tailored Blanks lässt sich zudem auch die Crash-Performance eines Fahrzeugs positiv beeinflussen. So kann beispielsweise bei der Ausführung eines vorderen Längsträgers als Tailored Blank durch die übliche Anordnung des dünneren/weicheren Materials im Bereich der Fahrzeugfront, die bei einem Frontalcrash freiwerdende Energie zu einem großen Teil am Ausgangspunkt der Verformung abgebaut werden. Der Schutz der Fahrgastzelle wird durch die dicker/fester ausgeführten insassennahen Trägerbereiche sichergestellt.
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Geringere Fertigungskosten bei verbesserter Qualität
Darüber hinaus kann durch die Verwendung von Tailored Blanks in hoch beanspruchten Bereichen in der Regel auf zusätzliche Verstärkungsbleche verzichtet werden, was neben weiteren Gewichtsvorteilen auch eine Reduzierung der Teilevielfalt und damit eine Verringerung der Fertigungs- und Logistikkosten zur Folge hat. Die geringere Anzahl von Einzelteilen führt zudem zu einer Reduktion von Bauteiltoleranzen der jeweiligen Untergruppe.
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Zusätzliche Vorteile
Weitere Vorteile von Tailored Blanks sind vor allem in der Anwendung des Laserstrahlschweißens als modernes Fügeverfahren begründet. So weisen Laserstrahlschweißverbindungen aufgrund ihres geschlossenen Nahtverlaufs gegenüber Punktschweißverbindungen wesentlich bessere Trageigenschaften sowie deutlich höhere Verbindungssteifigkeiten auf. Diese spiegeln sich zu einem großen Teil auch in den realisierbaren Bauteilfestigkeiten und -steifigkeiten wider und generieren damit zusätzliches Leichtbaupotential.
Der konstruktiv beeinflussbare Schweißnahtverlauf bewirkt eine gleichmäßigere Kraftein- und -weiterleitung in die Karosseriestruktur im Crashfall und ermöglicht durch die Ausführung als Stumpfstoß zudem den Entfall der beim Punktschweißen notwendigen überlapp- bzw. Punktschweißflansche. Dadurch eröffnen sich dem Konstrukteur neue konstruktive Freiräume.
Aufgrund der Dichtigkeit von Laserschweißverbindungen können die bisher benötigten Abdichtmaßnahmen größtenteils entfallen, womit sich sekundäre Gewichtsreduzierungen wie auch eine weitere Minimierung der Fertigungs- und Materialkosten sowie ein verbesserter Korrosionsschutz ergeben.
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Kostenvergleich Tailored Blank / konventionelles Konzept
Bei der komplexen Fragestellung, ob es sinnvoll ist, in der Karosseriekonzeption und -fertigung ein Tailored Blank anstelle einer konventionellen Bauteillösung zu integrieren, spielen eine Vielzahl von Faktoren eine Rolle.
Die Möglichkeit, eine Gesamtkostenbetrachtung für die Integration von Tailored Blanks vorzunehmen, bietet das Kalkulationsprogramm excerpt, das einen auf die gesamte Fertigungsumgebung bezogenen Kostenvergleich zwischen Tailored Blank-Anwendungen und konventionellen Bauteillösungen ermöglicht. Schnell, einfach und komfortabel.
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