Federn Federnkünstler

In Federn steckt weit mehr als nur gespeicherte, mechanische Energie. Wenn Norm und Katalog nicht mehr weiter helfen, müssen die Spezialisten ran.

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Federn – was ist da schon dran? Zug-, Druck- und Schenkelfedern sind Normteile, die wohl inzwischen irgendwo in östlichen Billiglohnländern produziert werden, oder? Wer das denkt, ist schief gewickelt. Federn sind nur vermeintlich einfache Maschinenelemente und selbst Jahrhunderte nach Leonardo da Vincis ersten Versuchen mit Zug- und Druckfedern muss tagtäglich noch Entwicklungsarbeit in die kleinen Kraftspeicher gesteckt werden. Nicht umsonst gibt es allein in Europa ungefähr 600 Federnhersteller. Bei Gutekunst in Metzingen entstehen seit nunmehr 47 Jahren Zug-, Druck und Schenkelfedern aus Rundstahl. Geheimnis des Erfolgs ist unter anderem ein umfassendes Katalogangebot von 12400 verschiedenen Federbaugrössen, die selbst in Kleinmengen innerhalb 48 Stunden ab Lager lieferbar sind. Doch das ist nur die halbe, oder genauer gesagt 60 Prozent der Wahrheit. 40 Prozent aller Federn aus Metzingen sind Sonderanfertigungen, Tendenz steigend.

Was macht gewickelten Draht so komplex? Gründe, den Katalog aus der Hand zu legen, das CAD-System anzuwerfen und sich mit dem Kunden an einen Tisch zu setzten, gibt es für die Konstrukteure viele. Eher selten wird dabei eine spezielle Federkennlinie gewünscht, häufigster Grund für Sonderkonstruktionen sind individuelle Ein- und Anbindungen der Feder, aber auch Handhabung und Oberflächenbehandlung weichen oft vom Standardangebot ab.

Federn kundenspezifisch auslegen und fertigen

Die Arbeit an der Feder nach Kundenwunsch beginnt routinemäßig mit der Bestimmung der geeigneten Kennlinie. Physik und DIN geben hier eindeutige Vorgaben, unzählige Programme erledigen die Rechenarbeit. „Ganz so einfach ist es leider nicht,“ wirft Jürgen Mugrauer ein, der unter anderem die Online-Version des hauseigenen Federberechnungsprogramms im Internet betreut. „47 Jahre Erfahrung in der Schraubenberechnung haben uns gelehrt, dass die DIN nicht immer weiter hilft. Daher haben wir uns schon vor längerer Zeit entschlossen, ein eigenes Programm zu entwickeln, in das all unser langjähriges Know-how eingeflossen ist – vor allem in den Bereichen Dauerfestigkeit und Einsatz bei extremen Temperaturen. Der Anwender kann die ihm bekannten Parameter vorgeben und anhand zahlreicher Diagramme wie Kraft-Weg oder Goodman seine Auswahl verfeinern. Ist die richtige Feder gefunden, können deren Konstruktionsdaten in über 80 verschiedenen 2D- und 3D-Dateiformaten direkt ins CAD-System des Kunden exportiert werden.“ Das Programm ist dabei ganz bewusst für die allgemeine Federberechnung ausgelegt und nicht nur eine reine Auswahlhilfe für das eigene Katalogangebot.

Nach Festlegung der Windungsgeometrie und der Wahl des richtigen Materials – allein knapp 40 verschiedene Federstähle sind ab Lager verfügbar – geht die Arbeit der Konstrukteure erst so richtig los. Die Gestaltung der Ösen und Schenkel zur zuverlässigen Einbindung der Federn in die übrige Konstruktion macht einen großen Teil dieser Arbeit aus. „Insbesondere die Form und Dicke der Öse bei Zugfedern ist ein kritischer Punkt,“ weiß Ulrich Wohnus, Mitglied des Metzinger Konstruktionsteams, „und gerade im Hinblick auf die Dauerfestigkeit ist hier Vorsicht angebracht. Manchmal kann es daher sinnvoller sein, die Maschinenkonstruktion umzustellen und eine Druckfeder einzusetzen.“ Oft sind es auch ausgefallene Schenkelformen, die der Kunde wünscht. Und so kann schon mal eine Feder für ein Handschuhfach zu einer echten Herausforderung werden, wenn ihre komplizierte Schenkelgeometrie möglichst in einem Arbeitsgang auf einer der modernen CNC-Biegeautomaten gefertigt werden soll. Bei manchen Sonderwünschen steht allerdings weniger die Federkennlinie als die Schraubenform als solches im Vordergrund. Ulrich Wohnus zieht eine Feder aus seiner Musterkiste, die ein wenig an eine überdimensionale Bettfeder erinnert: „Das ist die Förderschnecke eines Kanban-Lagers für Betriebsmittel, in ihrer Funktion ähnlich den Förderschnecken wie Sie sie aus den Süßigkeitsautomaten am Bahnsteig her kennen. Apropos Süßigkeiten: Auch als Formen zum Backen von Schillerlocken aus Blätterteig kommen unsere Federn zu Einsatz. Und selbst Schmuckhersteller fragen von Zeit zu Zeit bei uns an.“

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