Schutz vor Korrosion und Verschleiß

Wälzlager für Generatoren und Elektromotoren können unerwünschten Stromdurchgängen und spontanen elektrischen Entladungen ausgesetzt sein. Diese Elektroerosion beschädigt Lager und verändert die Eigenschaften der eingesetzten Schmierstoffe. Abhilfe bieten Isolierschichten aus Aluminiumoxid oder Keramik oder elektrisch leitfähige Schmierstoffe, die schädliche Potenziale abbauen. Speziell gegen Elektroerosion entwickelte Klüber Schmierstoffe wie Klüber-lectric BQ 72-72 und Klüberlectric HB 72-102, die durch Zusatz passender Additive leitfähig gemacht wurden und elektrische Widerstandwerte mit Halbleitercharakteristik erzielen. SKF entwickelte für die besonderen Anforderungen der Elektromobilität ein Hybrid-Wälzlager, das Ringe aus Stahl und Wälzkörper aus Siliziumnitrid besitzt. „Die Keramik isoliert nicht nur, sondern ist auch doppelt so hart wie Stahl und hält Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius problemlos aus. Trotz ihrer enormen Robustheit ist die Keramik auch noch etwa 60 Prozent leichter als Wälzlagerstahl“, erklärt Martin Johannsmann.

Der metallische 3D-Druck bringt Gewichtsreduktion, mehr Effizienz bei Lagern, Geräuschreduktion sowie Funktionsintegration. Allerdings sind additive Fertigungsverfahren abhängig vom Fortschritt bei den Materialauftragsraten. Derzeit entwickelt Franke die ersten Prototypen von ultraleichten Wälzlagern mit Gehäuseteilen aus 3D-gedrucktem Aluminium im Sinterverfahren. „Doch die größten Absatzhürden liegen im Moment in der Akzeptanz dieser Technologie beim Kunden und in der noch unzureichenden Zertifizierung des Herstellungsprozesses“, erklärt Sascha Eberhard. „Allerdings sind wir zuversichtlich, dass beide Punkte in naher Zukunft gelöst werden. Wir können uns vorstellen, dann auch entsprechende Produktionslinien aufzubauen. Gegenwärtig beziehen wir die Teile noch von externen Dienstleistern.“

Auch SKF sieht in der additiven Fertigung das Potenzial, individuelle Features ohne Aufpreis in Kleinserien und kundenspezifischen Produkten zu verwirklichen. Darüber hinaus könnten mit dieser Technologie schneller und billiger neue Stahlsorten entwickelt werden. „Vieles davon ist noch Zukunftsmusik, aber der Sektor entwickelt sich rasant. Schon jetzt gibt es einige druckbare Stähle auf dem Markt, die gut genug sind, um daraus Wälzlager herzustellen“, betont Martin Johannsmann. „Nicht zuletzt könnte dieses Fertigungsverfahren auch eingesetzt werden, um Käfige aus Polymeren und Leichtmetallen zu produzieren. Insofern verfolgen wir die Fortschritte auf diesem Gebiet sehr aufmerksam.“

Für Schaeffler ist die additive Fertigung ein strategisches Schwerpunktthema in seiner Entwicklungs-Roadmap. Im Rahmen eines gemeinsamen Entwicklungsprojektes mit DMG Mori wird aktuell das Laserstrahlauftrag-Schweißen in einem Fünfachs-Bearbeitungszentrum so integriert, dass damit Werkzeuge für Prototypen und kleine Losgrößen hergestellt werden können“, sagt Dr.-Ing. Michael Pausch, Leiter F&E Mechanische Produkte Industrie. In einem zweiten Schritt soll das erarbeitete Know-how dann auf Wälzlagerkomponenten übertragen werden. Schon serienreif sind additive Fertigungsverfahren, mit denen Kühlkanäle in den Lageraußenring von schnelldrehenden Wälzlagern aufgebaut werden. Bei Igus ist der 3D-Druck längst ein fester Baustein, um kundenspezifische Lösungen kostengünstig anzubieten, vor allem im Bereich der Prototypen und Kleinserien. „Inzwischen haben wir sechs verschiedene Tribo-Filamente im Programm sowie zwei Pulver für das selektive Lasersintern. In Versuchen in unserem Testlabor konnten wir zeigen, dass die gedruckten Teile nicht nur deutlich verschleißfester sind als Standard-ABS-Materialien, sondern auch mit gespritzten Teilen vergleichbar sind“, betont René Achnitz.