Zusammenfassung

Die Herstellung von Automobil-Querlenkerlagern durch Stanzen ist ein kritischer Fertigungsprozess, der sich gerade einem tiefgreifenden Wandel unterzieht. Traditionell werden Querlenkerlager als mehrteilige Baugruppen aus gestanztem hochfestem Stahl (AHSS) hergestellt, um die Aufhängung eines Fahrzeugs mit der Karosserie weiß (BIW) zu verbinden. Allerdings setzt die Industrie zunehmend auf einteilige Aluminium-Druckgussteile (Giga Casting), um Gewicht und Montageaufwand zu reduzieren.

Für Ingenieure und Einkaufsprofis besteht die Entscheidung zwischen stanzung von Automobil-Querlenkerlagern lösungen und Gussverfahren darin, die Kompromisse hinsichtlich Werkzeugkosten, Reparaturfähigkeit und Materialeigenschaften zu analysieren. Dieser Leitfaden beleuchtet die technische Entwicklung vom traditionellen AHSS-Stanzen hin zu den neuartigen „Giga-Stanz“-Technologien, die entwickelt wurden, um mit der Gussrevolution konkurrieren zu können.

Der Aufbau eines Automobil-Querlenkerlagers

Der Stoßturm (auch als Stützturm bezeichnet) ist ein sicherheitskritisches Bauteil, das als primäre Schnittstelle zwischen dem Fahrwerk und dem Fahrzeugrahmen dient. Es muss immensen Straßenbelastungen standhalten, Lärm, Vibration und Härte (NVH) abdämpfen und bei Unfällen erhebliche Energie aufnehmen.

In einer traditionellen Stempelkonfiguration ist ein Stoßturm kein Einzelteil, sondern eine komplexe Baugruppe. Es besteht in der Regel aus 10 bis 15 getrennten gestempelten Stahlkomponenten, einschließlich Turmkappe, Verstärkungen und Seitenvorhängen, die an Ort und Stelle miteinander geschweißt werden. Diese mehrteilige Architektur ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Materialdicken und -qualitäten, wodurch die Festigkeit dort optimiert wird, wo sie am meisten benötigt wird, während die Kosten eingespart werden.

Die moderne Fertigung stellt jedoch diese Komplexität in Frage. Führende Lieferanten wie GF Casting Solutions hervor, dass die Integration dieser Funktionen in eine einzige Aluminiumgusslösung das Gewicht erheblich reduzieren und Montageschritte eliminieren kann. Wie Steffen Dekoj, Leiter der Forschung und Entwicklung Asien bei GF, anmerkt, dient das Leichtbaupotenzial von Stoßturmkonstruktionen zunehmend als Vorbild für andere strukturelle Bauteile der Karosserie (BIW).

Der Stanzprozess: Herstellung aus hochfestem Stahl (AHSS)

Trotz des Aufkommens des Gießverfahrens bleibt das Stanzformen die dominierende Methode für die Serienproduktion, insbesondere aufgrund der Fortschritte bei hochfesten Stählen (AHSS). Die Herstellung eines Stoßturms aus Materialien wie Dualphasenstahl (DP) oder TRIP-Stahl ermöglicht dünnere Wanddicken, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Kritische Herausforderungen beim Stanzen

• Springback: Mit steigender Zugfestigkeit (häufig über 590 MPa oder 700 MPa) neigt das Metall dazu, nach dem Umformen in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Ingenieure müssen fortschrittliche Simulationssoftware verwenden, um Werkzeuge mit einer sogenannten „Die Compensation“ (Werkzeugkompensation) zu konstruieren, um diesen Effekt auszugleichen.
• Kaltverfestigung und Werkzeugverschleiß: Die Tiefziehnatur der Geometrien von Federbeinlagern verursacht immense Belastungen für die Werkzeuge. Anrisse und Aufreibungen sind häufige Probleme, die zu höheren Ausschussraten führen können.
• Schmierungsanforderungen: Spezialisierte Schmierstoffe sind unerlässlich. Eine Fallstudie durch IRMCO zeigte, dass der Wechsel zu einem bestimmten synthetischen Schmierstoff beim 700 MPa HSLA-Stahl (3,4 mm Dicke) den Verbrauch der Schmierflüssigkeit um 35 % senken konnte, während gleichzeitig Anrisse vollständig vermieden wurden. Dies beweist, dass die chemische Zusammensetzung genauso wichtig ist wie die Presskraft.

Für Hersteller, die einen Partner suchen, um diese Komplexitäten zu meistern, Shaoyi Metal Technology bietet umfassende Stanzlösungen – von der schnellen Prototypenerstellung bis zur Serienproduktion. Ihre nach IATF 16949 zertifizierten Einrichtungen und Pressen mit bis zu 600 Tonnen sind darauf ausgelegt, kritische Bauteile wie Federbeinlager und Querlenker mit der von globalen OEMs geforderten Präzision zu fertigen.

Stanzen vs. Druckguss: Die Branchendisruption

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem Wettstreit zwischen traditionellem Stanzformen und „Giga Casting“. Dieser Trend, popularisiert durch Tesla, ersetzt große gestanzte Baugruppen durch massive, einteilige Aluminium-Druckgussteile.

Vergleichsanalyse: Stahlbaugruppe vs. Aluminiumguss

Diese Veränderung ist quantifizierbar. Wie berichtet, ersetzte Audi 10 gestanzte Bauteile am vorderen Fahrwerksmast der A6 durch ein einziges Gussteil. Ebenso ersetzte das Tesla Model Y am hinteren Ende etwa 70 gestanzte Teile durch ein einziges Gussteil und eliminierte damit Hunderte von Punktschweißstellen. Obwohl Guss Gewichts- und Montagevorteile bietet, behält gestanzter Stahl die Oberhand bei Materialkosten und Reparaturfreundlichkeit, weshalb er weiterhin die bevorzugte Wahl für viele Wirtschafts- und Mittelklassefahrzeuge bleibt. MetalForming Magazine , Audi hat 10 gestanzte Bauteile durch ein einzelnes Gussbauteil für den vordere Stoßfängerträger der A6 ersetzt. Ebenso hat das hintere Ende des Tesla Model Y etwa 70 gestanzte Teile durch ein einziges Gussbauteil ersetzt und damit Hunderte von Punktschweißstellen eliminiert. Obwohl Guss Gewichts- und Montagevorteile bietet, behält gestanzter Stahl die Oberhand bei Materialkosten und Reparaturfreundlichkeit, wodurch es die bevorzugte Wahl für viele Wirtschafts- und Mittelklassefahrzeuge bleibt.

Zukunftstechnologien: Hybrid-Guss & Giga-Stanzen

Die Stahlindustrie bleibt nicht untätig. Um der Bedrohung durch Giga-Guss entgegenzuwirken, entsteht ein neues Konzept, bekannt als „Giga-Stanzen“. Dabei werden extrem große laser-geschweißte Blechtafeln (LWB) oder überlappende Verbundtafeln heißgestanzt, um massive, einteilige Stahlstrukturen zu schaffen, die in ihrer Integration mit Gussteilen konkurrieren können.

ArcelorMittal bezeichnet dies als „Multi-Part-Integration“ (MPI). Durch das Laserschweißen verschiedener Stahlqualitäten (z. B. PHS1000 für Verformungszonen und PHS2000 für den Sicherheitskäfig) zu einem einzigen Blech vor dem Stanzen können Hersteller die Vorteile einer Bauteilbündelung erzielen, ohne auf Stahl verzichten zu müssen. Diese Technologie ist bereits bei den Türrahmen von Fahrzeugen wie dem Acura MDX und dem Tesla Cybertruck im Einsatz und breitet sich schnell auf Anwendungen wie Motorabstützungen und Bodenpaneele aus.

Dieser hybride Ansatz ermöglicht es Erstausrüstern, ihre bestehende Stanzinfrastruktur beizubehalten und gleichzeitig die Gewichtsreduzierung sowie die vereinfachte Montageleitung zu erreichen, die bisher nur mit Aluminiumguss möglich schienen.

Marktkontext: Restaurierung & Aftermarket

Während der OEM-Bereich auf Giga-Pressen setzt, existiert ein leistungsfähiger Sekundärmarkt für traditionelle Stanzteile von Motorabstützungen. Enthusiasten, die klassische Plattformen – wie den Ford Mustang oder Mopar B-Bodies – restaurieren, sind stark auf genaue gestanzte Reproduktionen angewiesen.

In dieser Nische ist Authentizität von größter Bedeutung. Die „Shock-Tower-Prägung“ bezieht sich oft nicht nur auf den Herstellungsprozess, sondern auch auf die in das Metall eingeprägten Fahrgestellnummern (VIN) und Datumscode. Hochwertige Ersatzteile werden aus dickem Stahl durch exklusive Werkzeuge präzise geprägt, um den ursprünglichen Werksvorgaben zu entsprechen, wodurch die strukturelle Integrität und historische Genauigkeit bei klassischen Fahrzeugen erhalten bleibt.

Strategische Perspektive: Der Weg nach vorn

Die Zukunft der Fahrzeugkarosseriestrukturen wird voraussichtlich eine hybride Landschaft sein. Während bei Premium-Fahrzeugen mit Elektroantrieb verstärkt auf Aluminium-Giga-Castings gesetzt wird, um das Batteriegewicht auszugleichen, sorgen die hohen Kosten für Aluminium und die Unreparierbarkeit von Gussstrukturen dafür, dass Stahlblech weiterhin unverzichtbar bleibt. Die Weiterentwicklung des Giga-Stamping zeigt, dass Stahltechnologie anpassungsfähig ist und einen Mittelweg bietet, der die Effizienz der Integration mit der Wirtschaftlichkeit herkömmlicher Materialien verbindet. Für Hersteller liegt der Schlüssel zum Überleben in Flexibilität – der Beherrschung fortschrittlicher AHSS-Umformung sowie der Integration dieser Bauteile in zunehmend modulare Fahrzeugarchitekturen.

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist die Hauptfunktion eines Fahrzeug-Stoßdämpferständers?

Ein Federbeinstützlager, auch Strebfuß genannt, verbindet den Federbein der Fahrzeugfederung mit dem Fahrwerk. Es handelt sich um ein strukturelles Bauteil, das dafür ausgelegt ist, Fahrbahnstöße aufzunehmen, das Fahrzeuggewicht zu tragen und die Geometrie der Federung aufrechtzuerhalten. Bei einer Monocoque-Konstruktion ist es entscheidend für die Steifigkeit und die Sicherheit im Crashfall.

2. Warum wechseln Hersteller von Stahlblechprägeteilen zu Aluminiumguss-Federbeinstützlagern?

Die Hauptgründe sind Gewichtsreduzierung und Vereinfachung der Montage. Ein Federbeinstützlager aus Aluminiumguss kann mehr als ein Dutzend Stahlblechprägeteile ersetzen und eliminiert so den Bedarf an komplexen Schweiß- und Montagestationen. Dadurch wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert, was besonders wichtig ist, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu verlängern.

3. Können Federbeinstützlager aus Stahlblech nach einem Zusammenstoß repariert werden?

Ja, Stoßfänger aus gestanztem Stahl sind im Allgemeinen leichter zu reparieren als solche aus Aluminiumguss. Da sie aus mehreren geschweißten Teilen zusammengesetzt sind, kann eine Werkstatt oft Punktschweißungen aufbohren und einzelne beschädigte Abschnitte ersetzen. Gussaluminiumtürme hingegen sind spröde und neigen zum Reißen; sie können typischerweise nicht gerichtet oder geschweißt werden und müssen bei Beschädigung vollständig ersetzt werden.