PREHOP - Prozesskettenentwicklung zur energieeffizienten, hochgenauen Herstellung von Hohlrädern

Ziel des Projekts ist die Entwicklung innovativer Prozessketten zur energieeffizienten und hochgenauen Herstellung von Hohlrädern für Planetengetriebe. Das Hohlrad, das die qualitätskritische Komponente im Planetengetriebe für Anwendungen in der Elektromobilität darstellt, steht im Fokus der Produktentwicklung. Entscheidende Qualitätsmerkmale sind insbesondere die Makro- und Mikrogeometrie sowie die Randzoneneigenschaften der Innenverzahnung. Diese werden durch die einzelnen Fertigungsoperationen, aber auch durch deren Abfolge sowie die Gestaltung der gesamten Prozesskette beeinflusst. Die geforderten geometrischen Toleranzen und Werkstoffeigenschaften begründen sich in den notwendigen Einsatzeigenschaften von Hohlrädern im Betrieb. Dazu gehört zuerst eine hohe Laufruhe, die sich vor allem durch ein sehr gutes akustisches Verhalten des Hohlrads im Getriebe äußert. In einem direkten Zusammenhang dazu steht der energetische Wirkungsgrad des Getriebes.

Mit den bestehenden Prozessketten zur Herstellung von Hohlrädern können diese Forderungen nicht erreicht werden. Dies spiegelt sich vor allem in den auftretenden Rundlaufabweichungen nach der Wärmebehandlung wieder. Dabei ist zu erkennen, dass die Abweichungen mit der Wärmebehandlung deutlich zunehmen. Vor allem beim Einsatz des Einsatzhärtens oder der Verwendung von Vergütungsstahl in Kombination mit dem Nitrocarburieren treten teilweise deutliche Überschreitungen der Toleranzen auf. Als Folge dessen muss aktuell das sehr energie- und kostenintensive Einzellückenschleifen als Verzahnungshartbearbeitung zur Sicherstellung der Qualität angehängt werden.

Kerninnovation des Vorhabens ist deshalb die Entwicklung einer Verfahrenskombination von Wälzschälen und Verzahnungshonen mit dem Ziel, sowohl den Energie- als auch den Ressourcenaufwand um bis zu 75% zu reduzieren und dabei die Produktivität in diesem Maße zu steigern. Basis hierzu sind Verfahrensentwicklungen zum Wälzschälen und Honen, Werkzeugentwicklungen vom Substrat, über die Schneidkantengestaltung bis zur Beschichtung sowie Maschinenkomponentenentwicklungen. Ein weiteres Projektziel ist die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads und damit eine Reduzierung der Verlustleistung von Planetengetrieben für die Elektromobilität um 30% mittels Optimierung der Makro- und Mikrogeometrie. Dies wird als wichtiger Baustein für die Akzeptanz zukünftiger elektrischer Antriebsformen betrachtet, da es einen Beitrag zur Reichweitenerhöhung und Komfortverbesserung liefert sowie wesentlich zur Reduzierung des Ausstoßes von Kohlenstoffdioxid beiträgt.