Kuse-Baureihe, Bild: Schaeffler

Durch die neue Gestaltung der Einlaufzonen an den Tragkörpern der Führungswagen konnten die Tragzahlen der sechsreihigen Kugelumlaufführungen je nach Baugröße und Bauform um bis zu 44 Prozent erhöht werden. Die Lebensdauer verlängert sich so um etwa das Dreifache. Aufgrund der signifikanten Performance-Steigerung erhält die überarbeitete Kuse-Baureihe das Schaeffler X-life-Premiumsiegel, auch erkennbar an den grünen Seitenbauteilen. Bild: Schaeffler

Herr Rudy, Sie sind verantwortlich für den Bereich Forschung und Entwicklung. Woran arbeiten Sie?

Wir haben drei Schwerpunkte: Zum Einen arbeiten wir an der Verbesserung bestehender Produktbaureihen, zum Anderen entwickeln wir vollkommen neue Produkte, meist mit direktem anwendungstechnischen Bezug. Zu guter Letzt haben wir auch Forschungsprojekte, teilweise zusammen mit Instituten. Da geht es um Leistungssteigerungen, neue Werkstoffe, Schmierstoffe. Ein weiterer großer Bereich sind die Beschichtungssysteme. Nicht zuletzt betreiben wir auch Forschung im Bereich Dichtungstechnik, um etwa durch die Optimierung der Dichtungsgeometrien bei besserer Dichtigkeit die Reibung zu reduzieren.

Was sind denn derzeit die Hauptanforderungen aus dem Markt, von den Kunden?

Das ist sehr vielfältig, da wir mit unseren Produkten in sehr vielen Anwendungen unterschiedlicher Branchen vertreten sind. Bei den Produktionsmaschinen sind es ganz klar Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Die Gebrauchsdauer unserer Produkte muss in der Anwendung möglichst groß sein. Wo früher eine Maschine im Einschichtbetrieb gelaufen ist, läuft sie jetzt im Dreischichtbetrieb, und das über mehrere Jahre. Über diesen Zeitraum müssen Ausfälle vermieden werden, oder zumindest vorhersehbar sein. Denn wenn eine Anlage im Transferbereich stehen bleibt, dann steht ja die komplette Linie. Das sind dann Ausfälle und Kosten, die enorm hoch sein können. Hinzu kommt: Schauen Sie sich mal Werkzeugmaschinen an. Die Antriebsleistungen haben sich in den letzten 20 Jahren bei gleichem Bearbeitungsraum mehr als vervierfacht – und das bei mehr Bewegungsachsen. Diese Leistung muss von den Komponenten, den Lagern übertragen werden.

Nun sind ja Wälzlager recht gut ausdesignt und auch bei Linearführungen haben sich spätestens in den 1980er- und 90er-Jahren kluge Köpfe Gedanken gemacht, was daran zu verbessern ist – auch schon mit Computerunterstützung. Wo setzen Sie an, was sind die Kniffe, dass Sie immer mehr Leistung herauskitzeln?

Im Rotativbereich zum Beispiel kann man durch neue Werkstoffe, die Gestaltung der Laufbahngeometrie und der Käfige Leistungsfähigkeiten erreichen, die es so noch nie gab. Die wirklich vielfach höhere Laufzeiten ermöglichen. Natürlich sind die Produkte für sich gesehen teurer, aber über die Laufzeit gesehen hat der Endkunde durch die höhere Verfügbarkeit kostenmäßig einen deutlichen Vorteil. Und auch bei den Linearführungen lässt sich noch einiges herausholen, was die tatsächliche Laufzeit anbelangt. Wir haben es ja bei der neuen Generation der Kugelumlaufführung Kuse klar gezeigt. Entscheidend ist dabei gar nicht so sehr, dass wir jetzt Computer haben und mit Simulationen alles schön auslegen können, sondern entscheidend ist, dass wir es auch fertigen können. Und auch in der Fertigungstechnologie hat sich die letzten Jahren einiges getan.

Dietmar Rudy, Schaeffler, Bild: ke NEXT
Fett ist genauso wichtig wie die Kugel oder die Geometrie der Laufbahn. Über den richtigen Schmierstoff lässt sich die Leistungsfähigkeit nochmals deutlich erhöhen“, erklärt Dietmar Rudy, Schaeffler. Bild: ke NEXT

Das heißt, die höhere Tragzahl hängt auch an verbesserten Fertigungsverfahren?

Absolut. Eine ganz wesentliche Rolle spielt die Struktur der Laufbahnoberflächen, die Lage der Kontaktpunkte sowie die Gestaltung der Einlaufbereiche der Wälzkörper im Führungswagen. Die Wälzkörper, also in diesem Fall Kugeln, sind im Rücklaufkanal noch lastlos. Sie gelangen über den Umlenkbereich in die sogenannte Lastzone. Dabei kontaktieren die Kugeln an je einem Punkt sowohl die Laufbahn des Führungswagens und die Laufbahn der Schiene. Sie erfahren schlagartig eine Belastung und werden ebenso schlagartig auf Drehzahl gebracht. Das ist der gleiche Effekt wie auf der Landebahn eines Flughafens. Da sieht man immer die schwarzen Streifen, dort wo die Reifen bei der Landung schlagartig beschleunigt werden. Das liegt am Schlupf – und Schlupf ist ein Effekt, den man möglichst vermeiden muss. Wälzlagerwerkstoffe haben die Fähigkeit, sehr hohe Pressungen aufnehmen zu können. Die Lebensdauer reduziert sich aber, wenn man dem Werkstoff zusätzlich zur Pressung noch eine Schubspannung überlagert.

Wie haben Sie dieses Problem nun gelöst?

Wir haben die Kontur im Einlaufbereich so gestaltet, dass die Kugeln sanft vorbeschleunigt werden, wenn sie noch keine Last erfahren. Dazu haben wir die Geometrie der Laufbahn in dem Bereich optimiert. Diese Anpassungen liegen im Bereich weniger Mikrometer, sind aber entscheidend für das Spannungsbild im Einlaufbereich. Und das so zu schleifen, dass alle Laufbahnen gleich sind, das ist eine Herausforderung, da mussten wir in der Fertigung anders vorgehen, als wir das bisher gemacht haben. Da liegt das entscheidende Know-how.