Fertigung von morgen

Neue Technologien ermöglichen einen Grad von Produktivität, der vor 20 Jahren noch undenkbar war. Ein Pkw-Motor ist dabei ein gutes Beispiel für die Entwicklung neuer Fertigungsprinzipien. Das Prinzip des Verbrennungsmotors hat sich in den letzten 100 Jahren nicht verändert, doch zwischen dem Wirkungsgrad eines Benzinmotors von 1914 und dem eines modernen Aggregates von 2014 liegen Welten. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz neuer Fertigungstechnologien wie etwa dem Laserschweißen, die neue Wege in der Produktion eröffnen.

Leichtbau lautet das Zauberwort, das Beispiel Differenzialgehäuse verdeutlicht die Anwendung. Durch moderne Laserschweißtechnologie können Unternehmensangaben zufolge bisher verwendete Schraubverbindung zwischen Ausgleichsgetriebegehäuse und Tellerrad durch eine Schweißverbindung ersetzt werden. Als Folge sinken die Materialkosten, gleichzeitig reduziert sich das Gewicht des Bauteils um rund 1,2 kg. Dabei kommen bei den ELC-Laserschweißmaschinen von Emag-Festkörperlaser zum Einsatz, die gegenüber herkömmlicher Kohlendioxid-Laser einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweisen.

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Die Emag PO 900 BF für die Bliskbearbeitung
unter Einsatz der Technologie PECM (Precise Electro Chemical Machining). Bilder: Emag

Molekulares Abtragen
Doch nicht nur beim Pkw wird in den letzten Jahren auf Leichtbauweise gesetzt, auch Flugzeughersteller reagieren auf die Zunahme des Flugaufkommens und dem verstärkten Konkurrenzdruck unter den Fluggesellschaften. Der Ruf nach energieeffizienteren Flugzeugen hatte auch eine Weiterentwicklung der Triebwerksproduktion zur Folge. Neue leichtere, aber hochfeste Legierungen ermöglichen leistungsfähigere Turbinen, stellen gleichzeitig aber klassische Produktionsverfahren vor fast unlösbare Probleme. Der Werkzeugverschleiß bei der Bearbeitung solch hochfester Bauteile ist den Emag-Experten zufolge immens und führt immer wieder zu Produktionsausfällen.

Emag ECM bietet hier eine Lösung an, die dem Hersteller zufolge nicht nur deutlich effektiver, sondern im Vergleich zu klassischen Bearbeitungsmethoden einen wahren Quantensprung bedeutet. Mittels PECM (Precise Electro-Chemical Machining) werden Turbinenteile durch molekulares Abtragen bearbeitet. Hierzu wird das Werkstück positiv (Anode), das Werkzeug negativ (Kathode) gepolt und der Arbeitsspalt zwischen Werkstück und Werkzeug mittels einem leitfähigen, wässrigen Elektrolyten gespült.

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Weder Werkstück noch Werkzeug unterliegen einer mechanischen Belastung.

Beim Anlegen von Spannung lösen sich kleinste Teile vom Werkstück und werden ausgespült. Da weder auf das Werkstück noch auf das Werkzeug eine mechanische Belastung wirkt, bleibt der gesamte Bearbeitungsprozess nahezu verschleißfrei. Dazu erfordert die Bearbeitung mit der PECM-Technologie keinerlei Nachbearbeitung, da weder thermische Verformungen noch Bearbeitungsrückstände zurückbleiben.

Auch im Bereich der Lkw-Produktion muss auf Energieoptimierung geachtet werden. Nicht nur die Einhaltung der Grenzwerte beim CO2-Ausstoß, sondern auch die Senkung der Betriebskosten für Logistikunternehmen sind dabei wichtige Zielgrößen, die es zu erreichen gilt. Auch hier sind es wieder veränderte Produktionsverfahren, die klassische Bauteile durch optimierte Varianten ersetzen, um so deutliche Einsparungen zu erreichen.

Induktives Härten
Die Anwärm- und Fügetechnologie sowie der Einsatz von induktiven Härtemaschinen sind Beispiele für eine moderne Motorenproduktion. Für die Lkw-Motorenproduktion bedeutet das, dass Vollschaft-Nockenwellen komplett durch gebaute Nockenwellen ersetzt werden. Welle und Nocken werden separat gefertigt und dann mittels thermischer Fügetechnologie zur fertigen Nockenwelle zusammengebaut. Das von Emag entwickelte Verfahren verspricht eine hohe Präzision ohne notwendige Nachbearbeitung. Herkömmliche Verfahren, bei denen die Verbindung durch Kraftformschluss entstehen und daher Verformungen der Welle nach sich ziehen, erfordern einen weiteren Bearbeitungsschritt. Die Nockenwellen aus der Produktion mit Emag-Maschinen sind dagegen direkt montagefertig.

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Laserschweißen ersetzt Schraubverbindung und reduziert die Materialkosten.

Auch bei Getriebeteilen, wie der Produktion von Zahnrädern, bietet die Emag Gruppe eine nach eigener Aussage wegweisende Zukunftstechnologie. So ist 2013 mit eldec der Experte für induktives Härten Teil der Emag Gruppe geworden. Zudem bietet das Unternehmen mit der Induktionshärtemaschine Mind eine Anlagentechnologie, die sich auf verschiedenste Werkstückabmessungen, Härtebilder sowie Produktionsanforderungen konfigurieren lässt. Dabei ist es die sehr hohe Präzision der Maschinen, die eine absolut gleichbleibende Bauteilqualität garantiert.