Forschung & Entwicklung

Große Zahnräder für Windräder, Schiffsantriebe, Kraftwerksturbinen oder Bergbaumaschinen herzustellen ist in der Produktion aufwändig und energieintensiv. Beim Fräsen wird viel Material abgetragen und der Herstellungsprozess dauert sehr lange. Im Verbundvorhaben GEAR FORM entwickeln Wissenschaftler und Experten aus der Industrie für Großzahnräder ein neues, alternatives Walzverfahren. Mit Hilfe eines Warmumformverfahrens soll die Vorverzahnung der Räder ressourcenschonender und energiesparender werden. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU koordiniert das Vorhaben. Weitere Forschungspartner sind der Getriebe-Hersteller Moventas, der Induktionstechnik-Spezialist EMA-TEC sowie die Härterei Reese und Dreiling Maschinenbau. Die Entwickler wollen mit dem im Forschungsprojekt eingesetzten Warmumformverfahren umfangreiche Energie-einsparungen und verringerte Herstellungskosten im Vergleich zu den derzeitigen Prozessen erreichen. Sie gehen davon aus, mit dem neuen Verfahren bis zu 15 Prozent des für die Herstellung benötigten Materials einzusparen. Erste Versuche im kleineren Maßstab haben bereits gute Ergebnisse geliefert und sollen nun auf großmodulige Zahnräder übertragen werden. Für die Anwendung im vorgesehenen Durchmesserbereich von bis zu 1 Meter wollen die Projektbeteiligten eine entsprechend dimensionierte und für das Warmwalzen angepasste Maschinentechnik entwickeln. Die Wissenschaftler planen, bis zum Projektende eine Versuchseinrichtung mit integrierter Erwärmungseinheit aufzubauen und erste energie- und ressourcensparende Großzahnräder zu fertigen. Das BMWi fördert das Verbundvorhaben GEAR FORM mit rund 4,4 Millionen Euro.

Ziel des Projekts ist die Reduzierung des Gesamtenergieeinsatzes bei der Herstellung von Zahnrädern mit großem Modul durch den Einsatz von Umformverfahren. Das angestrebte Bauteilsegment umfasst den Durchmesserbereich bis 1000 Millimeter. Der Energieeinsatz bei der Fertigung ergibt sich aus dem Energieverbrauch zur Werkstofferzeugung und zur Bauteilherstellung. Mithilfe der im Projekt zur Anwendung kommenden Umformverfahren ist zum einen eine Einsparung des für die Herstellung benötigten Materials von bis zu 15 Prozent möglich. Weiterhin soll die Fertigungszeit deutlich verringert werden, wodurch weitere Energieeinsparungen zu erwarten sind.