Verstärkung für den Mercedes-Benz Actros

Dass Neukonstruktionen im Automobilbau zunehmend von gegossenen Bauteilen bestimmt werden, hat seinen Grund unter anderem in der flexiblen Formgebung: In der Auslegung der Bauteile bestehen nur wenige Einschränkungen für die Geometrie. Zugleich steigen die Anforderungen an das Material: Neben Bruchsicherheit und Verformungseigenschaften spielt auch das Gewicht eine wichtige Rolle. Schließlich hat jedes einzelne Bauteil Einfluss auf zentrale Kennzahlen wie etwa den Verbrauch.

Die logische Konsequenz aus Sicht der Konstrukteure ist die Suche nach immer neuen Gusswerkstoffen. Bei dieser Suche steht Franken Guss den Kunden schon mit Beginn der Bauteilentwicklung partnerschaftlich zur Seite. An die Stelle des althergebrachten Bildes der Gießerei als Dienstleistungsbetrieb, der fertig vorgegebene Bauteile abgießt, ist das Selbstverständnis als Entwicklungspartner getreten, der einen eigenen Konstruktionsbeitrag leistet.

Ein ebenso spannendes wie typisches Beispiel für diese Entwicklungspartnerschaft entstand im Rahmen der langjährigen Zusammenarbeit mit dem Nutzfahrzeughersteller Daimler Trucks in Stuttgart: Für die neueste (inzwischen vierte) Generation des Erfolgstrucks Actros der Daimler-Marke Mercedes-Benz wurde Franken Guss mit der Realisierung eines neuentwickelten Sicherheitsbauteils im Fahrwerk des Fahrzeugs beauftragt. Von Beginn an war das Technologiezentrum der Eisengießerei in die Konstruktionsarbeiten bei Daimler einbezogen.

Die zu realisierende Verstärkung vereint in sich eine Vielzahl von funktionalen und sicherheitstechnischen Aufgaben: Sie verbindet das Fahrerhaus mit dem Fahrzeugrahmen, dem Chassis, das aus zwei Längsträgern besteht. Das Kopfteil, welches das Fahrerhaus trägt, wird durch die Verstärkung gebildet. Somit gibt es für die Verstärkung jeweils ein linkes und ein rechtes Bauteil pro Fahrzeug, und dies jeweils in den Varianten „Standard“ und „Komfort“, so dass insgesamt vier verschiedene Ausführungen bestehen.

Alle vier müssen außergewöhnlich hohen Sicherheitsanforderungen genügen: Schließlich muss die Verstärkung garantieren, dass das Fahrerhaus im Crash-Fall nicht nur fest mit dem Fahrzeug verbunden bleibt, sondern zusätzlich über den Aufprallwiderstand angehoben und nicht zerstört wird.

Priorität im Fahrwerksbau hat dabei stets das Prinzip „Biegung vor Bruch“. Daraus folgt, dass schon bei der Entwicklung des Werkstoffes die plastische Verformungsfähigkeit ebenso wichtig ist wie eine ausreichend hohe Festigkeit. Noch dazu muss das Bauteil den Kriterien des Leichtbaus entsprechen.

Keine Frage: Hier war eine ausgesprochen komplexe Aufgabenstellung umzusetzen. Kennwerte wie Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung sind die grundlegenden Kriterien für die Wahl der Werkstoffe.

Angesichts der zusätzlichen Belastungen durch den geforderten Leichtbau und die sehr hohen geforderten mechanischen Kennwerte war schnell klar, dass der passende Werkstoff durch Franken Guss neu entwickelt werden musste. Das Ergebnis: GJS 450 – 350 – 18, ein Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphäroguss) mit erweiterten Streckgrenzwerten und Dehnungen.

Erreicht wurde dieses Ziel durch eine sorgfältige Planung in den Bereichen Gattierung (Rohstoffe und Kreislaufmaterial), Schmelzen, Legieren und Behandeln. Die beteiligten Beschäftigten haben hierbei hervorragende Arbeit geleistet.

Selbstverständlich ist zur Bewältigung der extremen Belastungen im täglichen Betrieb, aber auch bei Unfällen, neben dem Werkstoff auch die widerstandsfähige Gestalt des Bauteils essentiell – und damit seine Auslegung.

Unter dem Begriff „Auslegung“ versteht man die Geometrie des Bauteils. Durch sie entsteht die geforderte Steifigkeit, die letztlich der Garant zur Aufnahme der Lastfälle im Fahrzeug ist: Die Wanddicke und offene oder hohle Profile spielen hier eine ebenso wichtige Rolle wie definierte Wölbungen.

Auch hier haben alle Beteiligten von Franken Guss ganze Arbeit geleistet: Dem Entwicklungsteam ist es gelungen, dass das Bauteil neben allen Anforderungen an den Werkstoff auch den hohen Ansprüchen an die Bauteilsteifigkeit gerecht wurde. Die Prototypen haben alle Prüfstände und auch den Crash-Versuch mit Bravour bestanden.

Inzwischen ist die Einführung des Bauteils in die Actros-Serienproduktion in vollem Gange. Die Franken Guss Rohteile gehen zunächst zum Bearbeiter WMK Wagner Automotive GmbH in Kehlberg (Eifel) und von dort zum Daimler-Montagewerk in Wörth am Rhein. An jedem einzelnen Arbeitstag montiert dieses Werk zwischen 350 und 450 Fahrzeuge. Das bedeutet: Zwischen 700 und 900 Fertigteile müssen pro Tag in bester Qualität aus Kitzingen angeliefert werden.

Dieses Projekt zeigt sehr anschaulich die Leistungsfähigkeit von Franken Guss als Entwicklungspartner auf Augenhöhe mit seinen Kunden.