Höchste Präzision An die Grenzen des Machbaren

Exakte Getriebezahnräder, die mehr Laufruhe garantieren – dafür wurde ZF gegründet. Die Ansprüche an die Präzision in Entwicklung und Produktion haben sich in den letzten 100 Jahren um ein Vielfaches erhöht.

Eines der Topkriterien für die Produkte von ZF ist seit jeher höchste Präzision. Seit der Gründung des Unternehmens streben Mitarbeiter in der Entwicklung und Produktion nach größtmöglicher Genauigkeit. Doch während einst die Maßfertigung bei einem Zehntelmillimeter an ihre technischen Grenzen stieß, hat die Herstellung heute einen extrem hohen Grad an Genauigkeit erreicht – und das selbst bei großen und schweren Bauteilen.

Ein Roboter bestückt die Fertigungsmaschine mit Getriebewellen.

Im Werk Passau beispielsweise werden Wellen für das ERGOPOWER-LII­-Getriebe produziert, die schwerste Version dieses Lastschaltgetriebes. Es ist für den Einsatz in Kipplastern mit bis zu 400 Kilowatt Motorleistung und einer Ladung von bis zu 50 Tonnen ausgelegt. Dieses 1.200 Kilogramm schwere automatische Getriebe mit bis zu acht Vorwärts- ­ und vier Rückwärtsgängen muss außerordentlich robust, zuverlässig und langlebig sein.

Die Schaltvorgänge erfolgen selbst unter Volllast und in schwierigem Gelände ohne Unterbrechung der Zugkraft – und das vollkommen ruckfrei. Im ERGOPOWER-Getriebe sorgen acht Wellen für die Kraftübertragung. Ihre Verwandlung vom grobschlächtigen, matten Rohling zum blitz­blanken Hochpräzisionsbauteil dauert elf Tage und erfordert 15 Arbeitsschritte mit modernsten Werkzeugmaschinen.

Die schwerste der Wellen ist 35 Zentimeter lang, hat einen Durchmesser von 27,4 Zentimetern und wiegt 21,3 Kilogramm. Doch trotz der beachtlichen Dimensionen beträgt die Fertigungstoleranz bei den Maßen dieser Wellen in der Oberflächenqualität der Lagerlaufflächen lediglich zwei Mikrometer, also zwei Tausendstelmillimeter. Zum Vergleich: Ein menschliches Kopfhaar ist zwischen 50 und 70 Mikrometer dick.

Video: Präzisionsarbeit am Ergopower

Andreas Wiertz, Leiter Produktion Wellen in Passau, erklärt, warum auch große Baumaschinen hochpräzise Innenleben brauchen.

„Die Fertigungsmaschinen, auf denen diese Wellen bearbeitet werden, verfügen für diese Feinstbearbeitung über extrem sensible Messsysteme. Sie messen sogar die Temperatur des Bauteils und kompensieren die dementsprechende Wärmeausdehnung des Metalls“, sagt der Fertigungsplaner Wellen Gerhard Rott. Schließlich werden beim sogenannten Hartdrehen mit einem Schneidwerkzeug aus kubischem Bornitrid (CBN) – nach Diamant der zweithärteste Werkstoff der Welt – auch minimale Unebenheiten der Oberfläche abgetragen. Das überflüssige Material fliegt als winzige glühende Späne davon. „Diamant kann beim Hartdrehen nicht verwendet werden, da er bei der Hitze Kohlenstoff an den Stahl abgeben und sich auflösen würde“, erklärt Rott.

Die Fertigungsmaschinen verfügen über extrem sensible Messsysteme, die sogar die Temperatur des Bauteils messen. Auch bei der späteren Qualitätskontrolle der Getriebewelle werden Instrumente verwendet, die bis auf einen Tausendstelmillimeter genau messen.

Nach Fertigstellung werden die Getriebewellen stichprobenartig in dem auf 20 Grad Celsius klimatisierten Messraum mit Abtastnadeln kontrolliert, ob sie die vorgegebenen Maße exakt einhalten. „Je präziser die Bauteile gefertigt sind, desto verschleißärmer und leiser läuft das Getriebe“, sagt Andreas Wiertz, Leiter Produktion Wellen. „Lebensdauer und Wirkungsgrad des Getriebes werden erhöht, Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert.

Den Lohn dieser hohen Präzision kassiert der Kunde: Das ERGOPOWER-Getriebe spart bis zu 20 Prozent Kraftstoff, und seine Lebensdauer ist so hoch wie die der Baumaschine, in der es seinen Dienst verrichtet.

Fotos: Dominik Gigler

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