Je nach Stückzahl und Form ist Sintern die bessere Idee

Stabil und kostengünstig sollen aus Metallpulver gesinterte Bauteile sein. „Die Produktionskosten liegen deutlich niedriger als bei mechanischen Fertigungsverfahren“, lobt Thomas Croonen, Geschäftsleiter der Düsseldorfer Maschinenlager GmbH. Besonders bei komplexen Teilen mit Verzahnungen, Kurven und Profillöchern sei dieser Unterschied zu spüren, der sich ab 5000 bis 10 000 Stück rentieren soll.

Ein besonders flaches Getriebe beispielsweise, das zum Verstellen von Schreibtischkonsolen verwendet wird, ist mit zwei gleichförmigen Kegelrädern konstruiert. Durch diesen Aufbau und die Wahl des Fertigungsverfahrens ließen sich die Fertigungskosten gegenüber mechanisch nachbearbeiteten Normteilen um ein Mehrfaches reduzieren. Diese Erfahrung machten die Entwickler vom Ingenieur-Büro Niehaus & Partner in Ense. Sowohl die Kegelräder als auch die Lagerbuchsen des Getriebes sind gesintert. Das System wird an vier Punkten unter der Tischplatte in Teleskope eingebaut. Über Sechskantwellen kann der Nutzer die Höhe und Schräge der Tischplatte an seinem Arbeitsplatz per Handkurbel einstellen.

In diesem Beispiel gaben laut Croonen sowohl die Stückzahl als auch die Form der Teile den Ausschlag. Von den Eigenschaften der erforderlichen Teile hätten die Konstrukteure stets sehr konkrete Vorstellungen: „Wir können die Qualität durch die Wahl des Metallpulvers und der Legierungskomponenten so beeinflussen, dass sie den Anforderungen entspricht.“ Maschinenbauteile, deren Dichte und Festigkeit nach Angaben der Düsseldorfer hoch ist, stellt das Unternehmen aus Stahl oder Bronze her. Sie werden unter anderem in Kraftfahrzeugen, Elektromotoren oder Druckerei- und Verpackungsmaschinen eingesetzt. Falls erforderlich, lassen sich die Teile auch noch nachträglich durch Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen oder Gewindeschneiden verändern.

Als weitere Anwendung nennt Croonen stabile Zahnräder für Differentialgetriebe, die im Antrieb leistungsfähiger Rollstühle laufen. Aber auch von der anderen Seite der Leistungsskala hätten sich Interessenten gemeldet: So wird ein bisher aus Kunststoff gefertigtes Zahnrad durch ein Sinterteil ersetzt, das nur um das entscheidende Bisschen stabiler und möglichst günstig sein sollte. op

Mit positiven Testergebnissen kommen Dresdener Forscher dem Idealziel eines ölfreien Getriebes einen Schritt näher.

Bisher sind an den Verzahnungen aus Vollkeramik noch keine Schäden aufgetreten“, berichtet Dr. Iris Römhild, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion der Technischen Universität Dresden. Dort testen die Forscher Verzahnungen aus Keramik, die für Leistungsgetriebe eingesetzt werden könnten. Siliziumnitrid gilt zur Zeit als hoffnungsvollster Kandidat, aus dem anstelle von Stahl hochbeanspruchte Teile für Getriebe hergestellt werden könnten, die ohne umweltschädigende Flüssigschmierstoffe auskommen. Interessant ist der Werkstoff, weil er temperatur-, druck- und verschleißfest ist und verglichen mit Stahl eine geringere Masse hat. Neben dem hohen Preis bereiten aus technischer Sicht die für Verzahnungen typischen Biegeschwellbeanspruchungen noch Probleme. In Dresden werden nun am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe (IKTS) Zahnräder aus verschiedenen Pulvermischungen hergestellt und Verfahrensbedingungen optimiert. „Mit diesem Material sind heute schon Biegefestigkeiten erreichbar, die denen vergüteter Verzahnungen entsprechen“, lobt Römhild. Zur Zeit seien Zahnkränze aus Si3N4 im Test, die mit einem Tropfen Öl pro Minute über einen längeren Zeitraum den Beanspruchungen Stand halten, die für heutige Leistungsgetriebe typisch sind. Vom IKTS entwickelte Feinstkornkeramiken lassen laut Römhild hoffen, dass auch der Trockenlauf möglich sein wird. Bislang sei dies wegen der hohen Reibungszahlen nicht zu empfehlen. op