TECHNIK FÜR MORGEN LEISTUNGSFÄHIGERE ZAHNRÄDER FÜR ZUVERLÄSSIGE GETRIEBE Getriebeschäden an Offshore- Windkraftanlagen sind teuer PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Windkraftanlagen auf hoher See sind besonders effizient und leisten einen wichtigen Beitrag zur CO 2 - neutralen Stromproduktion. Kommt es jedoch zum Stillstand, beispielsweise aufgrund defekter Getriebe, ist eine Reparatur oft nur unter erschwerten Bedingungen möglich. Zudem sorgen hoher Wellengang, kräftige Winde und schlechte Sichtverhältnisse zu noch höheren Stillstandszeiten. Im Projekt Gearform entwickelte das Fraunhofer IWU daher gemeinsam mit Industriepartnern ein Warmwalzverfahren zur Herstellung langlebiger, großmoduliger Zahnräder. Gegenüber dem Wälzfräsen kann dieses Verfahren zusätzlich mit besonders hohem Materialnutzungsgrad punkten. Werfen wir einen Blick ins Detail: Mit einem Durchmesser von 500 mm und einem Modul (Zahngröße) von 9,5 mm ist das für das Projekt Gearform gefertigte Zahnrad das größte bisher umformtechnisch hergestellte Zahnrad. Dazu fertigten die Projektpartner eigens eine Warmwalzanlage, die den Walzrohling auf 1.200 °C erwärmt und die Verzahnung unter rotatorischer Bewegung in das Bauteil einbringt. In diesem Umformprozess entstehen keine Späne. Da das Volumen bei der Bearbeitung nicht reduziert wird (Volumenkonstanz), lassen sich immerhin 20 Prozent Material einsparen. Noch beeindruckender ist die Zeitersparnis. Sechseinhalb Minuten dauert der Walzprozess, etwa 60 Minuten würde das Wälzfräsen in Anspruch nehmen. DAS PROJEKT GEARFORM Das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente Umformung großmoduliger Zahnräder“ wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Projektpartner sind neben dem Fraunhofer IWU: Flender, EMA-TEC, Härterei Reese Chemnitz sowie Dreiling Maschinenbau. Auf die Langlebigkeit eines Zahnrads wirkt sich das Warmwalzen besonders positiv aus. Beim Umformen wird der Faserverlauf des Materials nicht getrennt, sondern lediglich an die geometrische Außenkontur angepasst. Dies erhöht sowohl die Zahnfußfestigkeit als auch die Tragfähigkeit der Zahnflanke (Kontaktbereich mit anderen Zahnrädern). Dazu kommen umformbedingte Verfestigungseffekte wie die Beeinflussung der Versetzungsverdichtung und der Feinkornbeeinflussung. Gleichzeitig führt eine Kornfeinung zu mehr Zähigkeit des Materials. Ebenfalls dem Härten dient eine anschließende Wärmebehandlung. Durch eine zerspanende Bearbeitung (Schleifen) erhalten Oberflächen des Zahnrads schließlich ihre endgültige Kontur. Bilder: Aufmacher zentilia – iStock, unten Fraunhofer IWU www.iwu.fraunhofer.de Mit 500 mm Durchmesser ist es das größte bisher umformtechnisch hergestellte Zahnrad 50 DER KONSTRUKTEUR 2024/10 www.derkonstrukteur.de
VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 11-12/2024 ERSCHEINUNGSTERMIN: 04. 11. 2024 • ANZEIGENSCHLUSS: 17. 10. 2024 01 02 03 01 Um den hohen Hygieneanforderungen im Lebensmittelbereich gerecht zu werden, kommen flexible Antriebslösungen zum Einsatz Bild: monticelllo – iStock 04 DER DIREKTE WEG INTERNET: www.DerKonstrukteur.de E-PAPER: digital.derkonstrukteur.de REDAKTION: n.steinicke@vfmz.de WERBUNG: sales@vfmz.de SOZIALE NETZWERKE: www.Facebook.com/DerKonstrukteur www.twitter.com/derkonstrukteu 02 Mit einer neuartigen Softwarelösung können Unternehmen Daten aus der Vertriebs- und Engineering- Phase nun durchgängig in ihre Prozesse integrieren Bild: Cideon 03 Industriekupplungen müssen in Heavy-Duty- Anwendungen widrigen Umgebungsbedingungen standhalten und enorme Kräfte übertragen Bild: martinlisner – stock.adobe.com 04 Positionierlösungen in der Halbleiterindustrie stellen hohe Ansprüche an Reinheit, Zuverlässigkeit, Lebensdauer, Wartungsfreundlichkeit sowie Präzision und erfordern oft ein kundenindividuelles Engineering Bild: IM Imagery – stock.adobe.com (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2024/10 51
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