Intelligenz ab Lager

Wälzlager - Die Ansprüche der Kunden hinsichtlich Sicherheit, Kosteneffizienz und Maschinennutzung steigen. Deshalb wandern immer mehr Funktionen in und ums Wälzlager. Die Einheiten werden kompakter und - wo gefordert - leistungsstärker und zuverlässiger. Nicht zuletzt mausern sie sich zum System. Hinter Wälzlagern und Linearführungen steht heute eine wichtige Zuliefererbranche, die international ausgerichtet ist und sehr erfolgreich arbeitet. Als Wachstumstreiber gilt die Innovation. Denn neben der Grundlagenforschung zur Tribologie und zum Material erlangen zahlreiche Innovationen Marktreife.

13. Dezember 2005

Die Ziele der Entwickler

Dazu zählen Lebensdauer, Mechatronik, System- und Modulbauweise sowie Condition Monitoring. Insbesondere mehr Zuverlässigkeit und größere Leistungspotentiale der vorhandenen Aggregate und Produkte sind die Ziele der Entwickler. Verblüffend sind immer wieder die Leistungssteigerungen, die sich allein durch Prozeßoptimierungen, Fertigungs-Know-how und Grundlagenarbeit am Tribo-System erzielen lassen. Vor allem die verbesserte Oberflächenbearbeitung (»Plateau-finishing«) - sie ist bei Hochpräzisionslagern in der Luft- und Raumfahrt bereits üblich - sorgt durch den prozeßsicheren Transfer in die Standard-Produktion für Tragzahlverbesserungen von bis zu 50 Prozent. Weitere Maßnahmen wie optimierte Geometrie und Konstruktion - dank leistungsfähigerer Berechnungstools - leisten ebenso ihren Beitrag zum gelungenen Maschinenelement. Gerade das Zusammenspiel von linearer oder rotativer Führung mit dem optimal darauf abgestimmten Schmierstoff und der dazu passenden Dichtung sichert dem Betreiber die Gewähr, die theoretische Lebensdauer seiner Maschine auch in der Praxis annähernd zu erreichen. Alles läuft wie geschmiert Entwicklungspartnerschaften mit führenden Mineralölherstellern und Dichtungsherstellern leisten dazu ihren Beitrag: Lebensdauer verlängernde Schmierstoffe und Dichtungen, die dafür sorgen, daß Schmierstoff und Schmutz dort bleiben, wo sie hingehören - im Lager beziehungsweise in der Linearführung. Solch einen großen Aufwand - mit der entsprechenden Kundenberatung - bieten nur Premium-Hersteller mit leistungsstarken Service-Abteilungen. Deshalb spielt auch der Servicegedanke eine immer wichtigere Rolle. Dazu gehört selbstverständlich die intensive Beratung über Anwendung, Auslegung, Schmierstoff und Montage. Auch der Umweltgedanke nimmt dabei immer breiteren Raum ein. Ölfreier Betrieb, Wartungsfreiheit und schonender Umgang mit den Ressourcen sind nur einige der Anforderungen der Kunden.

Am Kundenwunsch ausgerichtet

Generell gilt, Produkte müssen eindeutig am Kundennutzen ausgerichtet sein: zum Beispiel hinsichtlich ihrer Gebrauchsdauer und besonderen Eigenschaften wie wartungsarm, leise, schnell oder besonders vielseitig durch die Integration zusätzlicher Funktionen wie Schwingungsdämpfer, Minimal Schmiermengendosiereinheit oder Meßsensoren (Linearführung). In der Wälzlagerindustrie werden zunehmend Sensorik-Bestandteile integriert, um dadurch eine möglichst genaue Überwachung der belasteten Lager zu erreichen. Denn je näher der Entwickler die Sensoren ans Lager oder noch besser ins Lager führt, um so genauer sind die dabei erzielten Meßergebnisse. Condition-Monitoring In einigen Branchen ist die Sensortechnik bereits Standard. Zum Beispiel werden bei Bahnradsatzlagern Sensoren in Gehäuse integriert und liefern Daten über Temperatur und Verschleiß. Wartungsintervalle können so auf mindestens 1,5 Millionen Kilometer ausgelegt werden. Vorzeitige Auffälligkeiten werden bereits so früh angezeigt, daß der Termin zur Instandsetzung in der Werkstatt vorab gebucht werden kann und ein sicherheitsrelevanter Defekt gar nicht erst eintritt. First-Level-Unternehmen bieten heute ein Fülle an Überwachungstools, um Instandhaltung planbar zu machen, Maschinenlaufzeiten zu verlängern und dem Kunden den wirtschaftlichen Betrieb seiner Anlage zu ermöglichen. Vor allem in der Windkraft entscheidet die Verfügbarkeit einer Anlage über die Rentabilität einer ganzen Branche. Online-Condition-Monitoring ist deshalb heute bereits eine Vorraussetzung für den Versicherungsschutz für Windkraftanlagen. Weitere Beispiele für die »Sensorisierung « liefert der Automobilbau. In Großserie sind Sensoren für die Überwachung und Steuerung von aktiven Fahrwerksystemem wie ABS, ESP, ASR nicht mehr wegzudenken. Im Maschinenbau verläuft dieser Trend, zum einen durch geringere Stückzahlen und zum anderen aufgrund der enormen Komplexizität, langsamer. Dennoch gibt es im Bereich der Mechatronik signifikante Änderungen.

Abgestimmte Systeme

Die Mechatronik ist jedoch nicht isoliert zu betrachten, sondern stellt wiederum eine neue Komponente des dritten wichtigen Trends dar - die Systementwicklung. Am Beispiel des Maschinenbaus wird dieser Trend besonders deutlich. Waren es bisher Einzelkomponenten, so führt jetzt der Weg hin zu maßgeschneiderten Baugruppen und Systemen: zum Beispiel vom fertig anflanschbaren Axial-Radial-Rundtischlager mit integrierten Meßsystem, über die Hauptspindellagerung mit Spindle Condition Monitoring bis hin zur Ergänzung durch weitere Antriebskomponenten wie Direktantriebe mit der dazugehörigen Ansteuerung. Der Kunde erhält aufeinander abgestimmte Systeme, die es ihm ermöglichen, seine Maschinen optimal zu nutzen.

Mechatronische Elemente

Weitere Entwicklungen sind Linearmodule mit Kugelumlaufführung und Direktantrieb. Die Module bestehen aus einem Primärteil, dem Linearmotor und angebauten vorgespannten Kugelumlaufschuhen. Dazu kommen je nach Kundenwunsch zusätzliche Funktionen wie magnetisches Inkremental-Längenmeßsystem, Abdeckung, zwei oder mehrere Laufwagen, Energieführungskette, Stoßdämpfer und pneumatische Bremse und vieles mehr. Der Kunde erhält also eine sehr kompakte und komplett ausgerüstete Einheit, mit der er präzise und reproduzier genaue Bewegungsabläufe durchführen kann. Leistungsfähigkeit gepaart mit großer Funktionalität ist der Schlüssel zum Erfolg. Wichtige Voraussetzung für die fortschreitende Integration mechatronischer Bestandteile in den Maschinenbau ist dabei die intensive Entwicklungszusammenarbeit mit Kunden und Zulieferindustrie. Nur wenn der Kunde bereit ist, mit dem Lieferanten bereits in einer sehr frühen Projektphase eng und detailliert zusammenzuarbeiten, sind solche Lösungen möglich.

Der Trend ist klar: immer mehr Funktionen werden in und ums Wälzlager konzentriert. Die Einheiten werden kompakter - wo gefordert; leistungsstärker und vor allem zuverlässiger. Denn der Kunde will eines ganz sicher: Die optimale Nutzung seiner Investitionen. Das ist eine spannende Aufgabe für Ingenieure, die diese Aufgaben lösen wollen, um letztlich mit den Kunden gemeinsam am Weltmarkt bestehen zu können.

Detlef Sieverdingbeck, FAG Kugelfischer

Erschienen in Ausgabe: Wer macht was?/2005