Eine Idee funktioniert

Antriebstechnik

Gewindetriebe – Mit kaltverformten Aluminiumspindeln eröffnet ein Schweizer Gewindespezialist Anwendern von Antriebstechnik ungeahnte Möglichkeiten und zeigt sein besonderes Know-how.

19. März 2014

Mit dem Schlagwort Revolution sind viele Hersteller bei neuen Produkten nicht zögerlich und oft ist das unangemessen. Der Gewindespezialist Eichenberger aus Burg in der Schweiz ist sich aber sicher, angesichts seiner Gewindetriebe aus Alumi-nium von revolutionären Fortschritten sprechen zu können. Die Bauteile entsprechen vor allem einer hohen Anforderung aus der Industrie, nämlich der nach material- und energieeffizienten Komponenten. Das Thema Leichtbau gehört zu den wichtigsten Zukunftstechnologien im Flugzeug-, Fahrzeug- und Maschinenbau.

Aluminium ist das häufigste Metall in der Erdkruste und nach Stahl der am meisten genutzte metallische Werkstoff. Durch viele Legierungen deckt das Material eine enorme Bandbreite an Eigenschaften ab. Man könnte Aluminium auch als Materialdatenbank betiteln. Es weist eine äußerst geringe Dichte auf, ist daher sehr leicht, aber dennoch belastbar. Blankes Aluminium überzieht sich an der Luft mit einer Oxidschicht und wird dadurch korrosionsbeständig. Der Werkstoff lässt sich gut bearbeiten und recyceln und ist nicht magnetisch. Darum gewinnt er in immer neuen Anwendungen an Bedeutung.

Das gilt auch für Gewindespindeltriebe, die eigentlich ein einfaches Konstruktionselement sind. Erfüllen sie jedoch hohe Ansprüche an Qualität und Kompaktheit und bestehen sie aus einem neuen Werkstoff, eröffnen sie zum Beispiel in der Medizinbranche neue Einsatzmöglichkeiten wie bei einem Magnetresonanztomographen (MRT). Dabei handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, das Organe und Gewebe sehr detailliert darstellen kann, etwaige Veränderungen erkennen lässt und dazu keine Röntgenstrahlen, sondern Magnetfelder und hochfrequente elektromagnetische Wellen verwendet.

Darum ist es nicht ratsam, in den hochkomplexen Geräten magnetische Werkstoffe einzusetzen. Für eine unmagnetische Injektor-Antriebseinheit kam für Eichenberger als perfekte Lösung also nur Aluminium in Frage. Die kaltgerollte Rundgewindespindel vom Typ Rondo aus eben diesem Werkstoff – mit einem Durchmesser von 12 Millimetern und einer Steigung von fünf Millimetern – erfüllt alle Anforderungen des MRT. Durch den gezielten Informations- und Ideenaustausch zwischen den Entwicklungsabteilungen von Eichenberger und dem Auftraggeber war es möglich, die speziellen Bedürfnisse und Vorstellungen des Kunden zu verstehen und umzusetzen. »Kurze Aufnahmezeiten bei gleichzeitiger absoluter Sicherheit erfordern es, die richtige Menge Kontrastmittel zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu bringen«, lautet die Grundregel.

Neben Dialogfähigkeit und Kundenorientierung sind in solchen Prozessen vor allem immer wieder Flexibilität und Know-how in Konstruktions- und Herstellprozessen gefragt. Die Eichenberger AG entwickelt deshalb seine Fertigung ständig weiter. So gelang es, eine Aluminium-Gleitspindel zu konstruieren, die den sicheren und zuverlässigen Transport des Kontrastmittels in den menschlichen Körper garantiert und durchführt. Durch die höchst effiziente Umsetzung der Drehbewegung ergeben sich verblüffend schnelle und präzise Beförderungsmöglichkeiten.

Eichenberger fertigt als neues Geschäftsfeld Rund- und Steilgewindespindeln in Aluminium. Was sich so einfach anhört, ist für das Unternehmen ein großer Schritt nach vorn, der nur möglich ist, wenn Forschung, Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung Hand in Hand arbeiten. Dabei galt es, Hürden zu überwinden, denn wie alle metallischen Werkstoffe kann auch Aluminium durch das Legieren verfestigt werden, kleine Mengen gelöster Legierungselemente haben aber bereits Einfluss auf die Zugfestigkeit. Aluminium ist zwar gut zu bearbeiten, es stellt aber einige Ansprüche an eine saubere und kontrollierte Kaltumformung im Gewindebereich: So blättert das Metall zum Beispiel während des Gewinderollens ab.

Darum ist nicht nur bei der sorgfältigen Bestimmung für das optimale Ausgangsmaterial in der passenden Legierung Gespür gefragt, entscheidend für ein technisch einwandfreies sowie auch qualitativ hochwertiges Produkt sind darüber hinaus Geometrie und Auslegung des Umformwerkzeugs.

Herausforderung gesucht

Gewindeformen, die sich abseits der Norm befinden, sind für Eichenberger gesuchte Aufgabestellungen. Maßgeschneiderte kaltverformte Steil- und Rundgewindespindeln sind je nach Anforderung und Dimension in der Lage, sehr große Spindelsteigungen umzusetzen – und das bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten und erstaunlich niedrigen Drehzahlen. Ein Beispiel: Die Steilgewindespindeln aus der Baureihe Speedy verfügen über einen Steigungswinkel von über 60 Grad, ein metrisches Gewinde M 20 dagegen nur 2,48 Grad.

Auf Anfrage entstehen in Burg heute auch außergewöhnliche Kundenlösungen, wie die bisher extremste Ausführung mit einem Durchmesser von acht Millimetern und einer Steigung von 600 Millimetern. Die Kombination dieser Eigenschaften mit dem leichten, bleifreien und nicht-magnetischen Werkstoff Aluminium erschließen den Serien Speedy und Rondo ein noch breiteres Anwendungsgebiet.

Die ersten Ergebnisse und Erkenntnisse zu der miniaturisierten Aluspindel sind laut Eichenberger bemerkenswert, und das Produkt sei überzeugend. Die Konstrukteure haben die Arbeitsfelder erkannt, angespornt durch die kommunikative Partnerschaft mit den Kunden und dem lösungsorientierten Austausch.

Bei diesem produktiven Prozess hat sich auch ergeben, dass die korrosionsbeständige Aluminiumspindel eine perfekte Materialpaarung mit einer Mutter aus Kunststoff bildet. Dies ermöglicht unter bestimmten Bedingungen sogar einen fettfreien Lauf. Ferner ist das Gespann sehr abriebfest, es hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten und ist absolut wartungsfrei. Durch zusätzliche Oberflächenbehandlung lassen sich Reibung und die Effizienz sogar noch optimieren.

Erschienen in Ausgabe: 02/2014