Warmwalzen von Großverzahnungen

In Windkraft-, Schiffs-, Bahn- oder Krangetrieben kommen Zahnräder mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter zum Einsatz. Ihre Herstellung mit spanenden Verfahren ist energie- und materialaufwendig. Eine Alternative sind Umformverfahren. Sie zeichnen sich durch einen hohen Materialausnutzungsgrad, kurze Prozesszeiten und hohe Wirtschaftlichkeit aus. Bei inkrementellen Verfahren sind zudem die Prozesskräfte gering, was die Gestaltung kompakter Umformmaschinen erlaubt. Die Vorteile dieser Technologie für die effiziente Herstellung großmoduliger Zahnräder nutzbar zu machen, war Ziel des Vorhabens GearForm. Das Projekt sollte dazu beitragen, den Gesamtenergieeinsatz bei der Herstellung der Getriebebauteile zu reduzieren.

Im Ergebnis wurde erstmals weltweit eine Großverzahnung m = 9,5 mm mithilfe eines Warmwalzverfahrens umformtechnisch hergestellt. Hierfür wurde eine neuartige Walzanlage mit einer integrierten induktiven Erwärmungseinheit konzipiert, entwickelt und am Fraunhofer IWU baulich umgesetzt. Es konnte nachgewiesen werden, dass Warmwalzen zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Verbesserung der Bauteileigenschaften führt und einen wesentlichen Beitrag zur produktionstechnischen CO2-Reduzierung leisten kann.

Bei der warmgewalzten Großverzahnung handelte es sich um ein Planetenrad aus dem Windkraft-Sektor. In zukünftigen Arbeiten soll der walzbare Modul auf m = 18 mm erhöht werden, um dem Walzen neue Branchen und Bauteilsegmente zu erschließen.