Stahlfedern werden leichter und zugleich fester
Neues Verfahren ermöglicht Gewichtsersparnis

Das Max-Planck-Institut für Eisenforschung ist in der Kategorie „Forschung und Entwicklung" mit dem Stahl-Innovationspreis 2006 ausgezeichnet worden. Araz Ardehali Barani und Dirk Ponge von der Abteilung Mikrostrukturphysik und Umformtechnik haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Fahrwerksfedern für den Automobilbau mit geringerem Gewicht hergestellt werden können.

Fahrwerksfedern sind im Automobil hohen Beanspruchungen ausgesetzt: Sie sollen gleichzeitig leicht und kompakt sein – ohne Einschränkungen der Sicherheit und Langlebigkeit. Am Max-Planck-Institut für Eisenforschung wurde ein neues Verfahren entwickelt, mit dem die Mikrostruktur der üblichen Federstahlsorte 54SiCr6 durch einfache und kostengünstige Prozesse optimiert werden kann. Damit gelingt es, kleinere Schraubenfedern zu konstruieren und ihr Gewicht um mehr als 15 Prozent zu reduzieren.

Bei diesem Verfahren werden die Eigenschaften des Federstahls nicht wie bislang üblich allein durch Wärmebehandlung erreicht, sondern durch eine zweistufige thermomechanische Behandlung. Dazu wird der Stahldraht – wie auch bei der konventionellen Herstellung – auf etwa 900°C erwärmt, danach aber nicht direkt zur Schraubenfeder gewickelt, sondern zuvor bei 850°C und anschließend noch einmal bei 750°C gewalzt. Erst dann folgt der Wickelvorgang. Durch diesen Prozess werden die Kristalle des Stahlgefüges kleiner und die Bildung von Karbidfilmen zwischen den Kristallen vermieden.

Dies erhöht die Duktilität, Zähigkeit und Dauerfestigkeit. Gleichzeitig wird die Zugfestigkeit von derzeit maximal 2.000 N/mm² auf mehr als 2.300 N/mm² gesteigert.