Getriebe-Produktion: Die ewige Suche nach der Optimierung

Getriebe-Produktion: Die ewige Suche nach der Optimierung

„Um eine konsistente Qualität zu erzielen, muss man Kundenwünsche und die Suche nach Verbesserungspotentialen permanent synchronisieren.“ sagte Tomoyoshi Sato, Senior Vice President Corporate Quality Assurance Division, Jatco Ltd. auf dem 11. CTI Symposium USA im Mai 2017 in Novi, Michigan. Am Beispiel von Jatco wird einmal wieder deutlich, dass es nicht die größte Herausforderung der Zukunft ist, die Anforderungen der unterschiedlichen Märkte zu erfüllen und den Durchbruch bei sparsamen Antrieben zu finden, sondern die stetige Selbstoptimierung der eigenen Prozesse – insbesondere auch der Produktionsprozesse. So müssen Wege gefunden werden, um die Qualität und Effizienz über alle internationalen Standorte hinweg einheitlich sicherzustellen, aber auch um neuen vielversprechenden Methoden den Weg in die Produktion zu öffnen.
Auf dem CTI Symposium am 5./6. Dezember 2017 können Sie sich einmal mehr davon überzeugen. In der Session „Produktion“ werden solche Innovationen von der fertigenden Schneide am Material, über das sich selbst messende Getriebe-Bauteil bis hin zur effizienten Fabrik vorgestellt. Endlich zeigen auch große Unternehmen, dass der metallische 3D-Druck Einzug in die Großserie halten kann.

Metall-3D-Druck in Serie

Pulvermetallurgische Sinterbauteile sind zunehmend verbreitet, in Europa häufig in manuellen und DCT Getrieben, finden sich in Nordamerika und Asien viele Sinterteile in Form von Planetenträgern, Kupplungskomponenten und Zahnrädern. Die hohen Freiheitsgrade der Sintertechnologie ermöglichen die hohe Komplexität der 9- und 10-Ganggetriebe zu realisieren – Bauteile mit höchster Leistungsdichte an denen konventionelle Fertigungsverfahren scheitern. [Stackhole Powertrain] Der metallische 3D-Druck birgt viele Potentiale: Gewichtsreduktion, mehr Effizienz in Verbrennungsmotoren und Getrieben, Geräuschreduktion sowie Funktionsintegration. Gleichzeitig bedeutet dies ein komplettes Neudenken des Freiheitsgrade in Design und Produktion für Standard mechanische Komponenten, aber auch die Möglichkeit komplett neuer Komponenten bei gleichzeitig reduzierten Markteinführungszeiten. Porsche Engineering wird an Komponenten des Elektro-Antriebsstrangs zeigen, das bisher undenkbare Konstruktionslösungen für das Getriebe aus neuen Materialien umgesetzt werden konnten. Gleichzeitig wird aber auch deutlich, dass der Fortschritt abhängig ist von den Materialauftragsraten der Additiven Fertigungstechnoligen und dass hybride Fertigungs- und Fügeverfahren dringend benötigt werden, um Großserien zu realisieren. [PORSCHE]

Halbieren der Prozessschritte in der Fertigung

Zunehmende Personalisierung infolge der Realisierung der oben genannten Kundenwünsche führt zu einer Variantenvielfalt der herzustellenden Produkte, die in den kommenden Jahren noch weiter steigen wird. Aktuelle Großserienproduktionen stoßen aber insbesondere hinsichtlich hoher Produktivität bei höchsten Flexibilitätsansprüchen an ihre Grenzen. Neue Prozesstechnologien müssen daher mittels Prozessintegration überflüssige Prozessschritte eliminieren und die Arbeits- und Qualitätserzeugung verdichten und parallelisieren. Einzelne zeigen, dass das bereits heute sehr gut geht: Die Produktionsforscher aus Hannover zeigen gemeinsam mit verschiedenen Firmen aus Werkzeugtechnik, Messtechnik und Maschinenherstellern am Beispiel der Herstellung von Komponenten des Antriebsstrangs von Kraftfahrzeugen des Volkswagenkonzerns, dass durch eine Prozesskombination zweier Hochleistungsfertigungsverfahren die Prozesskette um 50 % der Prozessschritte reduziert und gleichzeitig die Flexibilität der Fertigung erhöht werden kann. [IFW, VW]

Das sich selbst messende Bauteil

Prozessschritte des Messens und der Qualitätsüberwachung sind notwendig – gleichwohl sie einen großen Teil der Fertigungszeiten einnehmen. Bei der Herstellung von Getriebekomponenten müssen viele rotierende Komponenten in Taktzeit geprüft und überwacht werden. Nur durch nicht-kontaktierende Messmethoden, deren Einsatz erfolgen kann, ohne einzelne Komponenten eines Getriebes zu demontieren, können die Anforderungen aus der Produktion gewährleistet werden. [Jatco] In Bauteil integrierte Messmethoden zeigen darüber hinaus das Potential, nicht nur während der Herstellung Informationen über den Bearbeitungszustand zu überliefern, sondern auch während des Einsatzes über die gesamte Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges. Somit werden Versagen oder Wartungsintervalle besser prognostizierbar. Verschleißbeständige, sensorische Dünnschichtsystemen können beispielsweise in hochbelasteten Bereichen, wie z. B. in der Laufbahn von Lagern, die Lastverteilung messen, ermöglicht die Kenndatenerfassung im direkten Kontakt mit dem Wälzkörper. Solche Anwendungen sind denkbar vielfältig: Neben der Lagersensorik oder Unterlegscheibensensoren kommen zudem auch die Fertigungswerkzeuge selbst als Sensor in Frage. [IST]

Die energieeffiziente Fabrik

Wird der Betrachtungswinkel einmal vergrößert und nicht nur das Bauteil gesehen, sondern die gesamte Fabrik, rückt zunehmend der spezifische Energieverbrauch pro gefertigtes Automobil in den Fokus. Automobilfabriken lassen sich heute anhand der Energieeffizienzkennzahl benchmarken. Der Energieverbrauch eines Fabriksystems unterliegt allerdings unzähligen Einflussfaktoren, so sind u.a. die standortspezifischen klimatischen Bedingungen, die Fertigungstiefe, unterschiedliche Produkteigenschaften und Fertigungstechnologien, sowie Auslastung- und Produktionsplanungsparameter zu beachten. Am Beispiel der Opel-Fahrzeugproduktionswerke haben bekommen Sie auf der diesjährigen CTI aufgezeigt, wie sich nicht nur Bauteile eines Antriebsstrangs optimieren lassen, sondern ganze Fabriken, um sie zukunfts- und wettbewerbsfähig zu halten. [OPEL]

von Dr.-Ing. Anke Müller, TU Braunschweig

Die Session zum Thema Produktion (mit den oben genannten Referenten und Firmen) wird eine von 16 Themensessions auf dem 16. CTI Symposium in Berlin in diesem Jahr sein. Mit mehr als 1350 Teilnehmern aus 25 Ländern, die vom 4. bis 7. Dezember 2017 an der diesjährigen Veranstaltung teilnehmen werden, ist das Symposium in den letzten Jahren kontinuierlich gewachsen und hat ist zu einem der wichtigsten Treffen der Branche geworden.

Alle Informationen zu den Vorträgen auf dem 16. CTI Symposium finden Sie in unserer Broschüre: