Von langem Leben und viel Effizienz

Systeme – Zur EMO agiert Schaeffler auf allen Ebenen. Der Hochleistungswerkstoff Vacrodur etwa steigert die Gebrauchsdauer von Spindellagern der M-Baureihe und macht sie viel robuster; neue Software-Lösungen ermöglichen große Einsparungen.

03. September 2019
Von langem Leben  und viel Effizienz
Die M-Baureihe bietet die drei Performance-Klassen M, HCM, VCM: eine einfache und sehr effiziente Möglichkeit, die Drehzahleignung und Robustheit der Spindellager den Bedürfnissen der Kunden anzupassen. (© Schaeffler)

Moderne Werkzeugmaschinen werden leistungsfähiger und produktiver, wenn die Spindellager der Hauptspindel möglichst hohe Werte bei Drehzahleignung, Steifigkeit und Robustheit aufweisen. Darum baut Schaeffler auf seine FAG-Spindellager der M-Baureihe in X-life-Qualität.

Vorgaben waren eine besonders reibungsoptimierte Innenkonstruktion sowie eine große Toleranz gegenüber schnell wechselnden thermischen Betriebszuständen. Die optimierte Konstruktion bewirkt einen wesentlich geringeren Anstieg der Lagervorspannung durch ungünstige Einflüsse wie die Überdeckung von Bohrung und Lager, hohe Drehzahlen oder große Temperaturgradienten zwischen Welle und Gehäuse. Angeboten wird die neue Baureihe in den drei High-Speed-Varianten M, HCM und VCM. Die Kugeln und Ringe der Variante M sind aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt. Diese stellt zudem eine wirtschaftliche Lagerlösung für Motorspindeln dar. HCM-Spindellager sind mit Kugeln aus Keramik bestückt, während die Ringe aus Wälzlagerstahl 100Cr6 bestehen. Durch die sehr hohe Drehzahleignung sind außergewöhnlich große Leistungen möglich.

Die Kugeln der X-life-Spindellager der VCM-Variante sind ebenfalls aus Keramik, die Lagerringe jedoch aus dem völlig neu entwickelten Hochleistungswerkstoff Vacrodur gefertigt. Im Bereich der Dauerfestigkeit erträgt Vacrodur bis zu 35 Prozent höhere Pressungen als 100Cr6 und bietet eine 2,4-fach höhere dynamische Tragfähigkeit. Dies entspricht einer bis zu 25-fachen Verlängerung der Lagerlebensdauer.

20-mal länger in Gebrauch

Vacrodur verfügt über eine sehr hohe Härte von 65 HRC und bietet dennoch eine gute Duktilität. Beim Überrollen von Fremdpartikeln in der Laufbahn entstehen kleinere Eindrücke und damit auch niedrigere Aufwürfe. Diese können bei den folgenden Überrollungen durch die duktile Werkstoffmatrix wieder leicht zurückgebildet werden. In Versuchen auf Dauerlaufprüfständen bei Schaeffler unter kontrollierten Verschmutzungsbedingungen konnte im Vergleich zum bisherigen Benchmark eine fast 20-fache Steigerung der Gebrauchsdauer bis zum Lagerausfall realisiert werden. Diese außergewöhnlichen Ergebnisse bestätigen auch Tests bei mehreren Kunden.

Alle drei Varianten sind für die Maßreihen 70 und 719 und mit einem nominellen Druckwinkel von 17 beziehungsweise 25 Grad lieferbar. Es stehen drei unterschiedliche Vorspannungen zur Auswahl und Bohrungsdurchmesser von 25 bis 130 Millimetern. Die Spindellager arbeiten sowohl offen als auch abgedichtet und sind optional in Direct-Lube-Ausführung mit Schmierbohrungen und Dichtringen am Außenring lieferbar.

Die Neuausrichtung der Spindellager bei Schaeffler bietet Maschinen- und Spindelherstellern die Auswahl zwischen drei Performance-Stufen hinsichtlich Drehzahleignung, Belastbarkeit und Gebrauchsdauer. Sie sparen so Betriebskosten bei den Werkzeugmaschinen ein und können weniger Reparaturen einplanen. Vor allem die VCM-Variante aus Vacrodur widersteht selbst schwierigsten Einsatzbedingungen erheblich länger als Lager aus konventionellen Werkstoffen und macht Spindelantriebe viel robuster.

Gesamtheitlich denken

Von der Komponente spannt Schaeffler den Bogen zum System und präsentiert ein gesamtheitliches Industrie-4.0-Konzept zur Effizienzsteigerung in der spanenden Fertigungsindustrie. Drei Software-basierte Services ermöglichen eine intelligente Überwachung und Zustandsbewertung von Komponenten und Aggregaten über Maschinen, Anlagen und Produktionssysteme bis hin zu Fertigungsprozessen. Die Gesamtanlageneffektivität soll weiter steigen.

Die Cloud-basierte Software Condition Analyzer bietet eine automatisierte Zustandsüberwachung für Wälzlager und Antriebselemente und damit eine prädiktive Instandhaltung. Ohne Expertenwissen durch externe Fachkräfte identifiziert die Software den Schadensfortschritt und -typ für das überwachte Aggregat. Sie bewertet den Zustand von Wälzlagern und einfachen Antriebskomponenten wie Motoren, Pumpen und Lüftern und liefert die Analyseergebnisse in Klartext.

Zweimal neue Software

Neu zur EMO 2019 gibt es die Softwarelösungen autinity-VC und autinity-Hub, die Schaeffler in der eigenen Fertigung erfolgreich einsetzt. Autinity-VC ist ein Frühwarnsystem für Produktionsprozesse in der spanenden Fertigung. Es überwacht und analysiert komplette Bearbeitungsprozesse auf Basis von Schwingungen. Betreiber erreichen so eine bessere Ausnutzung der Werkzeugstandzeiten und verringern Ausschuss und Stillstandzeiten.

Mit dem autinity-Hub steht Betreibern ein universelles Softwaretool zur Verfügung, das Betriebsdaten aller Art erfasst, auswertet, visualisiert und automatisch Reports generiert.

Schaeffler kann mit diesen Lösungen viele branchenspezifische Lösungspakete anbieten, um Leistungsreserven entlang des gesamten Produktlebenszyklus von Maschinen und Anlagen auszuschöpfen.

Während Überwachungslösungen bislang als Mittel für vorausschauende Instandhaltung verstanden wurden, dienen sie zunehmend auch einer effizienteren Produktion, um zum Beispiel die Maschinenauslastung zu maximieren, eine höhere Bearbeitungsqualität zu erreichen und deutlich weniger Ausschuss zu produzieren. mkT

Interview:

»Immer wieder neue Technologien«

Die Industriesparte bei Schaeffler boomt. Dessen Leiter Marcus Eisenhuth nennt die Gründe und was für einen bleibenden Erfolg zu tun ist.

Wie erklären Sie sich den Erfolg der Industriesparte nach einigen nicht so guten Jahren?

Eine wichtige Maßnahme war sicher die Schaffung von acht regionalen Geschäftsbereichen. Diese unterstützen die Kunden bei ihren Applikationen und decken das Vertriebliche sowie die komplette Auslegung von Applikationen und Sonderprodukten ab. Mit diesem integrierten Modell kann ich den Kunden von Anfang bis Ende beraten, betreuen und sein Produkt den Varianten aus dem Standardbaukasten genau auf den Punkt bringen, sodass er einen Wettbewerbsvorteil bekommt. Das kann der Werkstoff des Spindellagers sein oder eine sensorisierte Linearführung, die automatisiert nachgeschmiert wird. Eben individuelle Produkte, die er nicht von der Stange bekommt. So entsteht immer sofort ein Mehrwert.

Vertrieblich haben wir aus der länderbasierten Struktur so genannte Sales Areas aufgebaut. Dabei gibt es zwar in jedem Land einen Außendienst mit allen Innendienstfunktionen, der Support aus den Schaeffler-Techology-Centern ist aber in Hubs gebündelt, aus denen man schnell agieren kann. In der DACH-Region ist das Schweinfurt, in der Nordic-Region Stockholm. Diese Maßnahmen haben gut funktioniert und auch die Konjunktur hat uns geholfen: Wir haben einen fantastischen 24-Monats-Zyklus hinter uns. Auch für 2019 sieht es noch gut aus, für 2020 gibt es einige Fragezeichen.

Wie fangen Sie bei Werkzeugmaschinen den dortigen Umsatzeinbruch durch die aufkommende E-Mobility auf?

Wir dürfen nicht Mobility jedweder Ausprägung als Basis definieren, sondern das gesamte Thema Motion. Und dafür braucht man immer eine Werkzeugmaschine. Wenn sich Menschen und Dinge bewegen sollen, steht ein Motor im Vordergrund. Nehmen wir an, dies wird verstärkt über Elektroantriebe passieren, benötigt der Elektromotor ein Gehäuse für die Batterien sowie das Vehikel sehr gute und sehr leise Lager. Das Produktspektrum wird sich ändern. Zur Produktion werden aber immer Werkzeugmaschinen benötigt.

Die Werkzeugmaschine macht bei uns aber nur zehn Prozent vom Gesamtumsatz der Industrie aus, auf der anderen Seite hat Schaeffler als Gruppe massiv in den Antriebsstrang investiert. Wir fertigen in China komplette E-Achsen und für einen deutschen Hersteller das gesamte E-Antriebssystem. Und die beliebten Hybrid-Motoren bedeuten ein Zusatzgeschäft, da sich für uns noch mehr Einsatzmöglichkeiten ergeben.

Insgesamt bin ich in puncto Werkzeugmaschine positiv gestimmt, denn es kommen neue Technologien wie Cobots auf, die eine Automatisierung rund um die Werkzeugmaschine ermöglichen. Da müssen wir dann mit unseren Produkten dabei sein.

Wird Schaeffler wegen der zunehmenden Digitalisierung jetzt auch Sensorhersteller?

Unsere Kernkompetenz liegt nicht in der Sensorherstellung. Die für uns entscheidenden Faktoren sind, die Sensorprinzipien zu verstehen, deren Integration zu beherrschen und die Sensoren in unsere Systemlandschaft anbinden zu können. Außerdem müssen wir auch die anfallenden Daten verarbeiten können. Was nutzt mir ein Vibrationssensor, der mir ein Spektrum schreibt, wenn ich nicht weiß, was dahinter steckt. Hier sind wir beim eigentlichen Schaeffler-Know-how, denn wir können basierend auf den Messdaten und den Simulationsdaten voraussagen, dass in einem Antriebsstrang ein Lager oder Zahnrad bald kaputtgehen wird. Es ist wichtig, dass wir unsere Algorithmen auf die Problemstellung des Kunden ausrichten.

Und wie können Sie dieses Wissen in geeignete Geschäftsmodelle umsetzen?

Diesen Aspekt hört man in letzter Zeit natürlich häufiger und auch wir wollen die neuen Erkenntnisse aus unseren Modellen sowie die Vorteile für den Kunden vermarkten. Dazu gilt es zu beobachten, wie sich der Markt entwickelt, ob es ein Ownership-Modell geben wird, mit dem wir Stunden oder Leistungen verkaufen können. Hier gibt es derzeit viel Bewegung im Markt, aber auch viele konservative Ansichten. Denkbar ist es an etlichen Stellen. In Herzogenrath haben wir ein Überwachungs-Center speziell für Rolls Royce aufgebaut, Dort werden Getriebe und Motoren von Kreuzfahrtschiffen täglich überwacht und wenn notwendig Alarme an den Auftraggeber übermittelt. Dieser zahlt dafür eine Servicegebühr und wir schicken Einsatzkräfte zielgenau in den nächsten Hafen des Schiffes. So etwas könnte man auch in andere Branchen transferieren. Wir müssen aber genau festlegen, wo unsere Kernkompetenz liegt.

In der Lineartechnik ist Bewegung, der Wettbewerb steigt aus oder splittet ab. Wie sehen Sie Ihre Situation?

Lineartechnik ist eine klassische Domäne von Schaeffler und wir haben hier sehr leistungsfähige Systeme entwickelt. Wir können über eine breite Komponentenbasis verfügen, aus der sehr schnell Systemlösungen entstehen können.

Wenn wir also gemäß Industrie 4.0 mehr Mechatronik in unsere Systeme integrieren und auf der Stärke der Wälzlagertechnik weiter wachsen wollen, ist Lineartechnik ein absolut notwendiger, sinnvoller und erweiternder Bestandteil sowohl für den Kunden als für uns. Gerade das Zusammenspiel unseres rotativen und linearen Produktprogramms stellt einen Wettbewerbsvorteil dar und deswegen werden wir uns von diesem Bereich auch niemals trennen. Michael Kleine

Erschienen in Ausgabe: 06/2019