Die elastischen Glieder zwischen gegeneinander beweglichen Maschinenteilen gelten als Normteile – einfach und wenig aufregend. Doch nicht jede Aufgabe passt in die Norm. Dann sind Spezialisten gefragt, die den kleinen Kraftspeicher den individuellen Anforderungen anpassen.
Doris Schulz ist Journalistin in Korntal
Druck-, Zug- und Blattfedern werden als Normteile nicht selten in einem Land produziert, in dem die Löhne niedrig sind und dann per Katalog verkauft. Das gilt nur so lange, wie die kleinen Maschinenelemente in einem genormten Standardprogramm verfügbar sind.
Das ist nicht immer der Fall. Die Zahl der Sonderanfertigungen an Zug-, Druck-, Blatt- und Drehfedern sowie an Stanzbiege- und Drahtbiegeteilen steigt ständig. Gründe für die Feder nach Kundenwunsch gibt es genügend. Mal ist es eine besondere Federkennlinie. Weit häufiger machen spezielle Anforderungen individuelle Konstruktionen erforderlich: die Ein- beziehungsweise Anbindung der Feder, den Werkstoff, die Oberflächenbehandlung oder an die Handhabung.
Ganz unabhängig davon, welche Anforderungen zu einer Sonderkonstruktion führen, ein optimales Ergebnis erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Anwender und Hersteller. Und je früher der Federlieferant in die Entwicklung eingebunden wird, desto effektiver, kostengünstiger und schneller steht die Feder zur Verfügung.
Am Anfang der Entwicklungsarbeit steht die Ermittlung einer geeigneten Kennlinie. Ausgangspunkt dabei sind die vom Anwender gewünschte oder geforderte Federform und die bekannten Parameter. Dabei arbeiten die Hersteller meist mit eigenen Berechnungsprogrammen und modernen technischen Hilfsmitteln wie Computersimulation der Umformung und FEM-Untersuchungen, mit denen sich die Federn bereits im Entwicklungsstadium exakt bestimmen lassen.
Erfahrung und Know-how des Federherstellers spielen für die Auslegung ebenfalls eine wichtige Rolle. Manchmal ist die vom Kunden angedachte Lösung machbar, aber nicht ideal. Sei es, dass die ins Auge gefasste Federform bei der Einbindung in die übrige Konstruktion Schwachstellen hat: Die könnten zu einer Beeinträchtigung der Funktion und Lebensdauer des fertigen Produkts führen. Dies kann zum Beispiel bei Zugfedern der Fall sein, bei denen Form und Dicke der Öse Einfluss auf die Dauerfestigkeit haben. Oder sei es, dass die spätere Produktion der Feder nur mit einem unnötig hohen Aufwand möglich ist, wenn beispielsweise statt einer werkzeuglosen Fertigung in einem Arbeitsgang auf einem modernen CNC-Biegeautomaten eine mehrstufige Herstellung erforderlich wird.
Um Federn zu produzieren, stehen unterschiedliche Werkstoffe zur Verfügung. Ein großer Teil der kleinen Maschinenelemente wird aus Stahl und Stahllegierungen gefertigt, die entsprechend den Einsatzbedingungen der Feder nicht rostend und/oder warmfest sind. Ist eine gute elektrische Leitfähigkeit gefragt, kommen Kupfer- und Kupfer-Knetlegierungen zum Einsatz. Federn aus dem leichten Werkstoff Titan gewinnen dort zunehmend an Bedeutung, wo es besonders auf Gewichtseinsparungen ankommt, wie beispielsweise in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.
Um die Werkstoffeigenschaften zu optimieren und die Feder gegen Umgebungs- oder Umwelteinflüsse zu schützen, bieten Hersteller verschiedene Oberflächenbehandlungen an. Die Palette reicht von Verzinken, Verchromen und Vernickeln über Teflon- und Pulverbeschichten, Einbrennlackieren und Kugelstrahlen bis hin zu Versilbern und Vergolden. Sie verbessern nicht nur die Korrosionsbeständigkeit, sondern sorgen für eine gute Gleitfähigkeit sowie erhöhte Lebensdauer, optimierte Leitfähigkeit oder Lötbarkeit. Durch multifunktionale Oberflächenbehandlungen, die – in einem Arbeitsgang aufgebracht – beispielsweise den Korrosionsschutz und die Gleiteigenschaften erhöhen, lassen sich die Kosten reduzieren.
Werden Federn vollautomatisch montiert, müssen bei der Produktion enge Toleranzen eingehalten werden. Darüber hinaus müssen sie weiterverarbeitungsgerecht zur Verfügung stehen – dies bedeutet, insbesondere bei Druckfedern, dass sie entwirrt ausgeliefert werden.
Bei dieser zeit- und kostenintensiven Arbeit helfen Federentwirrgeräte. Effektiv einsetzbar sind sie nur bei Federn, die sich nicht stark verhaken. Dies lässt sich einerseits durch enge Windungsabstände erreichen. Andererseits unterbinden bestimmte Wicklungsformen, dass sich die Teile verhaken. Neben der Konstruktion kann die Handhabung der Federn vereinfacht werden, indem die Weiterverarbeitung schon bei der Verpackung berücksichtigt wird. Dazu zählen beispielsweise Schlauchverpackungen, aus denen die Federn durch Druckluft an die Montagemaschine transportiert werden. Die Einzelverpackung und Anlieferung in Trays, Waben oder Blistern zur automatischen Entnahme sind bei vielen Herstellern Standard.
Federn auf Fachmessen
Zuliefermessen sind typische Foren für Hersteller von Federn. Umfangreiche Informationen über die kleinen Kraftspeicher bieten die Interpart und die Surfacts. Die beiden Ausstellungen finden vom 5. bis 7. Oktober 2004 auf dem neuen Messegelände Karlsruhe statt. Weitere Informationen unter
www.interpart-karlsruhe.de und
www.surfacts.de.
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