Anforderungen an Präzision und Rundlaufeigenschaften

Obwohl sich Webo mit dieser innovativen Technologie bereits deutlich vom Wettbewerb absetzen konnte, gehen die Spezialisten aus Amtzell jetzt noch einen Schritt weiter. Für Lamellenträger mit komplizierter Bauteilstruktur, an die die Getriebehersteller besonders hohe Anforderungen in punkto Präzision und Rundlaufeigenschaften stellen, entwickelt man derzeit bei Webo ein innovatives Verfahren, das für Furore in der Branche sorgen wird. Axel Wittig, Geschäftsführender Gesellschafter der Webo: „Gerade im Eintrittsbereich der Profilscheiben in das Werkstück lässt sich eine maximale Präzision der Nuten nur mit einem exakt angepassten Bewegungsablauf erreichen. Allerdings ist dies mit kreisförmigen Bahnkurven der Rollenwerkzeuge nicht darstellbar. Unsere Lösung dafür heißt Pleuelformen – eine Technologie, die die Herstellung von komplexen Lamellenträgern revolutionieren wird."

Dank Pleuelformen können Sonderformen mit kompliziertem Zahnprofil für Lamellennuten in einem einzigen Pressendurchlauf hergestellt werden. Bei dem bereits im September 2009 zum Patent angemeldeten Verfahren wird der Profilkörper für jede einzelne Nut von zwei unterschiedlich langen und in einem gewissen Abstand angeordneten Pleueln geführt. Weil jedes der beiden Pleuel sowohl im beweglichen Profilkörper als auch in der feststehenden Lagerschale drehbar gelagert ist, folgt jeder Profilkörper automatisch einer definierten und relativ frei wählbaren Bahnkurve – mit vielfältigen Vorteilen.

Da die Rohlinge nicht mehr von oben in das Werkzeug mit den sich drehenden Rollen gedrückt werden, sondern die Profilkörper seitlich ohne Relativbewegung sanft in das zu formende Bauteil eintauchen, lassen sich Lamellenträger, Zahnriemenscheiben und vergleichbare Bauteile mit einer weit höheren Präzision spanlos fertigen als je zuvor. Nach ersten Erfahrungen geht die Mannschaft um Axel Wittig davon aus, dass sich mit dem Pleuelformen bezogen auf die Rundheit des Bauteils eine Genauigkeit unter 100 µm erreichen lässt. Zum Vergleich: Die mit den bislang üblichen Verfahren realisierbare Genauigkeit liegt bei etwa 300 µm. Auch bei der Rundlauftoleranz erwartet der Webo-Geschäftsführer eine deutliche Verbesserung.

Damit nicht genug: Die besondere Kinematik erlaubt ferner eine schnellere Abhebebewegung des Werkzeugs vom umgeformten Bauteil. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit minimiert, dass sich Profilierwerkzeug und Bauteil verklemmen, was die prozesssichere Herstellbarkeit großer Stückzahlen erlaubt. Zudem kann durch die zweiachsige Lagerung der Profilkörper die Kraftverteilung auf verschiedene Druckpunkte verteilt werden, was nicht nur die Reibung, sondern auch die mechanische Beanspruchung der Werkstücke während der Umformung weiter verringert. Mit einer entsprechenden Auslegung der Druckpunkte lassen sich mit den Pleueln auch die Halte- und Arbeitskräfte verringern. Dies reduziert den Verschleiß drastisch und verlängert so die Lebensdauer der Werkzeuge.

Der eigentliche Clou des Pleuelformens – und ebenfalls mit keinem anderen Verfahren erreichbar – ist aber, dass sich erstmals mit einem Hub stufenförmige Konturen einbringen lassen. Denn während die Rollen die gleiche Nutform über die gesamte Tiefe erzeugen, erlauben die Profilköper eine weitreichende Freiheit in der Profilform – bis hin zu gestuften Bauteilen.

Im Durchschnitt 40 Prozent geringere Durchlaufzeit

Welches Potenzial sich damit erschließt, erklärt Dietmar Schlayer, Technischer Leiter Webo: „Für Bauteile mit zwei unterschiedlichen Mantelformen musste man bisher zwei Einzelteile herstellen und verschweißen. Wir schaffen das mit unserer Entwicklung – deutlich kostengünstiger – in einem einzigen Herstellungsschritt." In konkreten Zahlen: Im Vergleich zu Konstruktionen, die aus zwei Bauteilen bestehen, gehen die Werkzeugbauer von Webo im Durchschnitt von einer 40 Prozent geringeren Durchlaufzeit aus.

Aber auch ohne den zusätzlichen Effekt durch die Zusammenfassung von zwei Bauteilen zu einem sind die Einsparungen erheblich. Dietmar Schlayer: „Mit dem Pleuelformen könnten wir bei einem komplexen Bauteil die Herstellungszeit im Durchschnitt um 25 Prozent und die Zahl der Prozessschritte um etwa 20 Prozent senken." Bei aufwändigen und konventionell nur schwer herstellbaren Bauteilen sind sogar weit größere Einsparungen machbar. Ein in der Entwicklung befindliches Beispiel: Zur Herstellung eines kombinierten Innen- und Außenlamellenträgers aus einem Rohling sind rechnerisch insgesamt sieben Maschinen inklusive einer mechanischen Bearbeitung nötig. Die Zykluszeit: etwa
0,3 Teile pro Minute. Beim Pleuelformen reichen gemäß Auslegung zwei Durchgänge auf einer einzigen Maschine und der Ausstoß steigt um den Faktor 20. Unglaublich, aber wahr: Mit dem Pleuelformen lassen sich etwa sieben Teile pro Minute herstellen.

Mindestens ebenso schwer dürfte für so manchen Getriebe-Hersteller ein weiterer Vorteil dieser Webo-Innovation wiegen: Dank Pleuelformen lässt sich die Bauteillänge bei gleicher Funktion nachweislich reduzieren. Wichtig zu wissen: Diese Reduzierung hat einen direkten Einfluss auf die Baulänge des Getriebes. Die Erklärung: Mit dem Pleuelformen entfällt das durch das Rollen bedingte Abstrecken des Materials, was die Bauteilgestaltung durch den früheren tragenden Verzahnungsbeginn kennzeichnet.

Mit dem gleichen Rohling und der gleichen Ausgangsmaterialstärke lassen sich wesentlich höhere Füllgrade des Profils und zudem weit bessere Ausprägungen und Radienübergänge erreichen. Dazu Schlayer: „Diesen Effekt können wir sehr gut nutzen, um bei gleichbleibenden oder sogar besseren Eigenschaften die Ausgangsblechdicke zu reduzieren – und damit das Gewicht des Bauteils. Zudem lassen sich versteifende Geometrien einformen, mit denen wir das Gewicht weiter reduzieren oder die Drehzahlfestigkeit erhöhen können. Damit eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten zur Bauteilkonstruktion."

Was Axel Wittig bei dieser Neuentwicklung besonders gut gefällt: Dies alles gilt weit über die Lamellenträger hinaus: „Die Formähnlichkeiten von Lamellenträgern und Zahnriemenscheiben sind nicht von der Hand zu weisen. Wir könnten deshalb auch verschiedenste Varianten von Zahnriemenscheiben – falls gewünscht sogar mit Rand – sehr gut mit dem Pleuelformen herstellen und zwar mit niedrigeren Kosten und geringerem Gewicht. Damit könnte auch die aufwändige spangebende Nachbearbeitung, die bei Zahnriemenscheiben aus Druckguss oder Feinguss nötig ist, komplett entfallen."