Schmiedejournal
Pressemitteilung September 2005
Modernste Fertigungslinie für geschmiedete und einbaufertige Ausgleichskegelräder
Mit einer umfangreichen strategischen Investition errichtete die ThyssenKrupp Präzisionsschmiede in Remscheid eine neue Fertigungslinie für PKW-Differenzialteile, die mit modifiziertem Präzisionsschmiede-Verfahren, einer hochautomatisierten Bearbeitungslinie und zahlreichen weiteren Innovationen ein einbaufertiges Produkt aus einer Hand liefert.
In Remscheid liegt eine von drei leistungsstarken Präzisionsschmieden der ThyssenKrupp Automotive Group. Das dort zu hoher Reife gebrachte Präzisionsschmiede-Verfahren wurde Anfang der 50er Jahre in München bei den Bayrischen Leichtmetallwerken BLW (heute SONA BLW PRÄZISIONSSCHMIEDE, Werk München) zunächst für Nutzfahrzeugteile zum Serieneinsatz gebracht und patentiert. Es bietet den Vorteil, dass die geschmiedeten Produkte bereits einbaufertige Funktionsflächen aufweisen, an denen keine weitere Bearbeitung erforderlich ist. In der Regel sind jedoch Folgearbeitsgänge bis zum einbaufertigen Teil erforderlich. Hier galt es, Kosten zu senken, die Montage beim Kunden zu vereinfachen und gleichzeitig Qualität und Standfestigkeit der Teile zu verbessern.
Bisher waren die hohe Fachkompetenz in der technischen Beratung des Kunden, das besondere Know-How zur Auslegung der Teile und die sichere Beherrschung des Schmiedeprozesses die ausschlaggebenden Gründe für die Entscheidung der Kunden zugunsten der Präzisionsschmiede Remscheid. Künftig wird diese Entscheidung durch das Attribut ‚einbaufertig’ noch leichter fallen.
Die Anforderungen
Der Kunde, ein Premium-OEM aus Süddeutschland, ist Hersteller leistungsstarker Automobile. Durch immer stärkere und schwerere Fahrzeuge ist die Belastung der Ausgleichsräder über die Jahre stark gestiegen, wobei Bauraum und Gewicht der Differenzialteile unveränderlich waren. Eine Verbesserung von Belastbarkeit, Überlastsicherheit und Dauerfestigkeit der Teile war daher ebenso unverzichtbar, wie die Kosten der einbaufertigen Teile zu senken. Erschwerend kam hinzu, dass der Fahrzeughersteller die Ausgleichskegelräder zuvor selbst fertigte, so dass die Meßlatte für die Remscheider hier sehr hoch lag. Die Ingenieure von ThyssenKrupp legten in enger Zusammenarbeit mit denen des Kunden die Teile völlig neu aus, um die o.g. Anforderungen zu erfüllen und sie zugleich modellübergreifend verwenden zu können.
Die Lösung
Die anspruchsvolle Aufgabe, erheblich verbesserte aber dennoch kostengünstigere Teile zu produzieren, wurde durch Entwicklungen der Ingenieure und durch umfangreiche Investitionen in neue Maschinen und Anlagen angegangen. Der Grundstein dieses Technologie-Vorhabens wurde im hochmodernen neuen Werkzeugbau in Remscheid gelegt. Durch modernste Fertigungsmethoden bei der Herstellung der Gesenke und weiterer qualitätsverbessernder Maßnahmen wurde die Verzahnungsqualität der fertig geschmiedeten Funktionsflächen verbessert und auf die Stufe 8 nach DIN 3965 Teil 2 gebracht. 1,33 CPK wird prozesssicher eingehalten. In neuen Erwärmungsanlagen werden die Scherlinge heute vor dem Präzisions-Schmiedevorgang in einer Zwischenstufe gleichmäßig graphitiert, mit dem Ergebnis höherer Werkzeug-Standzeiten und Taktraten. Aber auch das Präzisions-Schmiedeverfahren an sich wurde weiterentwickelt. Üblicherweise wird beim Präzisionsschmieden mit Temperaturen zwischen 1.000°C und 1.200°C umgeformt. Anschließend werden die Teile entzundert und auf Maßhaltigkeit kalibriert. Durch intensive Entwicklungsarbeiten bei ThyssenKrupp konnten die Temperaturen auf deutlich unter 900°C gesenkt werden, was gleich mehrere Vorteile mit sich bringt: Durch die geringere Schmiedetemperatur sind die Teile nach dem Schmieden nahezu zunderfrei. Dadurch verbessern sich die weiteren Prozeßablaufschritte. Die Folge sind erhöhte Qualität der Funktionsflächen. Auch sind die Werkzeuge geringerem Verschleiß unterworfen, was die Oberflächenqualität der Werkzeuge über die Nutzungsdauer verbessert und die Standzeit der Werkzeuge verlängert. ThyssenKrupp setzt diese Verfahren an Ausgleichskegelrädern für die Großserie ein.
Völlig neu ist auch die hochautomatisierte Fertigungslinie der Weichbearbeitung. Hier werden die präzisionsgeschmiedeten Teile in der Bohrung und Kugel spanabhebend bearbeitet. Abschließend wird die Innensteckverzahnung der Ausgleichsräder vollautomatisch geräumt. Durch das nachfolgende Härten ist ein geringer Verzug der Teile unvermeidbar. In der Folge erhält die Innensteckverzahnung eine geringfügige Konizität von einigen Hundertstel Millimetern. Um Verdrehflankenspiele und einwandfreie Tragbilder der Steckverzahnung über die langen Zahnflanken zu gewährleisten, werden die Steckverzahnungen durch ebenfalls vollautomatisiertes Harträumen nachbearbeitet und erhalten die vom Kunden geforderte Maßgenauigkeit für das Endprodukt.
Die Umsetzung
Die am Standort Remscheid aufgebaute Produktionslinie wurde SPC-fähig ausgelegt, so dass die Toleranzen für jedes Maß in jeder Bearbeitungsmaschine eingegrenzt und deren Einhaltung effektiv und kontrollierbar gewährleistet werden kann. Hier liegt ein wesentlicher Vorteil gegenüber den früher beim Kunden eingesetzten geschnittenen Kegelrädern. Seinerzeit waren durch größere Streubreiten eine Reihe verschieden starker Ausgleichsscheiben zum Ausdistanzieren des Zahnflankenspiels der Differentiale erforderlich. Dies erforderte eine Probemontage zur Festlegung der richtigen Stärke der Ausgleichsscheiben. Erst dann konnte die Endmontage durchgeführt werden. Heute stimmen die Zahnflankenspiele in der Regel schon beim ersten Zusammenbau, so dass beim Automobilhersteller ein kompletter Arbeitsschritt entfallen kann.
Inbetriebnahme
Die neue Produktionslinie wurde Anfang Oktober 2004 feierlich eingeweiht und brachte bereits nach kurzer Anlaufphase eine gleichmäßige Tagesproduktion. Aktuell werden mehrere Millionen Ausgleichskegelräder jährlich zur hohen Zufriedenheit des Kunden gefertigt. Alles in allem war es nach umfassendem Engineering und enger Ingenieurkooperation zwischen der Präzisionsschmiede und dem Kunden möglich, eine Verbesserung von Belastbarkeit und Qualität mit der Forderung nach deutlicher Kostenreduktion, insbesondere auch bei der Montage, zu verbinden. Möglich war dies nur durch die umfangreichen Investitionen in modernste spanabhebende Bearbeitungsverfahren, die äußerst intensive Technologie-Entwicklung in der Präzisionsschmiede und den jüngst aufwendig modernisierten Werkzeugbau.
