Forschungsprojekt Wälzlager-Lebensdauer um 250 % erhöhen

Enorme Produktivitätssteigerungen bei der Fertigung und eine Erhöhung der Wälzlager-Lebensdauer um 250 %: Das ist das Ergebnis eines Forschungsprojekts der Leibniz Universität Hannover zur Ressourceneffizienz im Bereich der Wälzlager.

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„Viele Millionen Wälzlager werden weltweit jährlich eingesetzt – fast immer, wenn sich irgendwo etwas drehen soll“, skizziert Dipl.-Ing. Oliver Maiß die Dimension seiner Forschungsergebnisse. „Wenn die Lebensdauer eines Lagers nun zweieinhalbmal so lang ist wie bisher, kann man pro einer Million eingesetzter Wälzlager etwa 77 t Stahl einsparen“. Etwa die gleiche Menge CO₂ würde weniger erzeugt. Maiß ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) am Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz Universität Hannover, und das Ziel seines Projekts ist es, Wälzlager so herzustellen, dass sie in der Herstellung und Nutzung möglichst wenig Ressourcen brauchen.

Neues Fertigungsverfahren entwickelt

Die Lebensdauersteigerung ist deshalb nicht alles: Sie geht Hand in Hand mit einer zweiten Verbesserung. Das neue Fertigungsverfahren, das Maiß für die Produktion dieser Wälzlager optimiert hat, bietet einen zweiten Ressourcenvorteil. Die für die Reibung relevanten Flächen der Wälzlagerringe werden bei Maiß nämlich nicht geschliffen und gehont. Vielmehr erzielt er die besondere, lebensdauererhöhende Oberflächenqualität durch das sogenannte Hartdrehwalzen, bei dem in einem kombinierten Prozess die gedrehten Flächen gleich gewalzt werden. „Durch das Walzen wird das Gefüge so stark verdichtet, dass hohe Druckeigenspannungen auftreten, die die Lebensdauer erhöhen. Gleichzeitig kann auch die Oberflächentopografie gut eingestellt werden.“ Mit anderen Worten: Trotz deutlich höherem Vorschub lässt sich die Oberflächenrauheit und damit der Rollwiderstand reduzieren. „Wenn die Produktivitätssteigerung bei 300 % liegt, ist die Oberflächenqualität noch immer um 20 % besser als beim Hartdrehen ohne Walzen“, sagt Maiß.

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Forschungsprojekt „Ressourceneffiziente Konstruktionselemente“

Das Forschungsprojekt, das gemeinsam vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen und vom Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) bearbeitet wird, gehört zu einem größeren Vorhaben, dem Schwerpunktprogramm „Ressourceneffiziente Konstruktionselemente“, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird und noch bis Ende 2017 läuft. Am IMKT berechnen Professor Gerhard Poll und seine Mitarbeiter mit einem eigenen Lebensdauermodell die Oberflächenanforderungen, legen die Wälzlager aus und definieren für das IFW schließlich auch die Anforderungen an die Fertigung.

Anwendungspartner aus Industrie gesucht

Erste Transferprojekte mit Industriepartnern sind bereits geplant. Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Institutsleiter des IFW, begrüßt die Ergebnisse und auch den schnellen Transfer in die Unternehmen: „Gerade wenn wir mit unserer Forschung dazu beitragen können, real und in relevantem Maße Ressourcen zu sparen, ist es uns ein großes Anliegen, die Ergebnisse schnell umgesetzt zu sehen. Weitere Forschungs- und Anwendungspartner aus der Industrie sind daher sehr willkommen.“ (sh)

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