Der Zwang zu Systemen, die effizienter mit Energie umgehen, steigt rasant. Beispielsweise zu leichteren und kleineren Motoren, die ebenso leistungsstark sind wie ihre Vorgänger, oder stärker. Eine Folge davon ist der wachsende Trend zu Turboladern. Die Branche geht davon aus, dass die Zahl der benzingetriebenen Fahrzeuge mit Turbolader weltweit von 2015 bis 2020 um mehr als 80 % steigt.
Gianfranco Dell´Aquila, Business & Application Development Manager Automotive bei Walter meint: „Die Entwicklung zu weniger Gewicht, um den Spritverbrauch zu verringern, hat vor allem eine Konsequenz: Man braucht andere Materialien als die bisher üblichen Werkstoffe aus Stahl und Stahlguss. Das ist ein zentrales Thema, das die Branche derzeit umtreibt.“ So entstehen in den Forschungslaboren der Rohstofflieferanten neue, superleichte und dennoch robuste Werkstoffe.
Temperaturen bis zu 1050 °C
Turbolader zum Beispiel haben eine kalte und eine heiße Seite. Bei Dieselmotoren bis etwa 650 °C, bei Benzinern 1050 °C und mehr. Für Diesel-Turbolader kommt heute Gusseisen mit Vermiculargrafit zum Einsatz, für Benzin-Turbolader mit noch größerer Hitzeentwicklung werden vorwiegend Legierungen auf Nickelbasis verwendet. Dell´Aquila erklärt: „Nickel ist relativ teuer. Also werden immer mehr Werkstoffe entwickelt, die mit weniger Nickel auskommen. Die haben allerdings fast ausnahmslos einen Nachteil: Sie lassen sich deutlich schwerer zerspanen als die bisher üblichen Werkstoffe mit höherem Nickelanteil, da der Nickel durch andere Legierungselemente substituiert werden muss.“
Alternative Werkstoffe zu Stahl oder Stahlguss, die derzeit für die Herstellung von Kurbelwellen, Nockenwellen, Pleuel, Motorblöcken und Zylinderköpfen und Gehäusen getestet und weiterentwickelt werden, sind unter anderem hybride Materialien, bei denen häufig Stahl mit z. B. Aluminium kombiniert wird. „Wir gehen davon aus, dass solche Hybridstoffe und Aluminium, Alu-Druckguss sowie Knetlegierungen künftig bei den superleichten Werkstoffen die Führungsrolle übernehmen werden.“
Der Tübinger Zerspanungs-Spezialist hat das nach den Worten von Dell‘Aquila sehr früh erkannt und sich unter anderem mit neuen Werkzeugbeschichtungen auf hochhitzebeständige und schwer zerspanbare Werkstoffe eingestellt. „Unsere neue Sortengeneration Tiger-tec Gold zum Beispiel bringt bei Anwendungen dieser Art enorme Vorteile. Damit steigern wir in praktisch allen Szenarien Prozessgeschwindigkeit und Produktivität, erreichen höhere Standzeiten und senken damit letztlich die Kosten pro Bauteil.“
Digitale Systemkompetenz
Parallel zu diesen technologischen Herausforderungen bei der Zerspanung wächst bei den Automobilherstellern der Bedarf an Systemkompetenz und umfassenden Serviceleistungen mit digitaler Unterstützung. Schließlich gilt es, den Wandel organisatorisch wie wirtschaftlich zu managen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Arbeit der Toolmanagement-Experten. Sie haben unter anderem auf der Basis digitalisierter Informationen ein Konzept für die Optimierung von Werkzeugeinsatz und Prozessen entwickelt.
Ein weiteres Beispiel ist die Tool-ID: Nahm die Voreinstellung für eine Zerspanungsmaschine bislang im Schnitt mehrere Minuten in Anspruch, dauert sie jetzt dank der automatischen Parameterübertragung fünf Sekunden.
Erklärtes Ziel der Toolmanagement-Spezialisten ist es, unter Zuhilfenahme digitaler Möglichkeiten die technologischen Optimierungspotenziale auszuschöpfen. Dazu steigen sie tief in deren Prozesse ein und entwickeln detaillierte Lösungen. Im nächsten Schritt geht es darum, die Abläufe transparent zu machen. Spezialisten analysieren, wie viele Werkzeuge welchen Typs zum Einsatz kommen. Sie untersuchen, wie die Bearbeitungsprozesse ablaufen und wie hoch die Werkzeug-Verbräuche sind. Und sie fassen die Gesamtkosten einschließlich Nebenzeiten und Rüstkosten zusammen.
Auf Basis der so gewonnenen Daten lässt sich definieren, wo sich mit welchen Maßnahmen Kosten senken oder die Produktivität steigern lässt. Zum Beispiel, indem man unproduktive Zeiten reduziert, Standzeiten erhöht oder den Einsatz der Werkzeuge besser an die Bauteil-spezifischen Abläufe anpasst.
Inzwischen entwickeln Experten anhand ihrer systematischen Analyse und Optimierung komplette Bauteilkosten-Konzepte. Damit sind sie in der Lage, Bauteile zu klar definierten, garantierten Kosten zu produzieren. Abgerechnet wird pro gefertigtem Stück. Für die optimale Bearbeitung und die geforderte Qualität ist der Zerspanungs-Spezialist verantwortlich.
Dell´Aquila: „Dazu arbeiten wir eng mit den Automobilherstellern einerseits und mit den Werkstoffproduzenten andererseits zusammen.“ So wissen die Tübinger sehr früh, welche Werkstoffe und welche Bauteil-Innovationen in den nächsten Jahren auf sie zukommen. „Damit liefern wir unseren Kunden bereits die optimalen Bearbeitungskonzepte und Werkzeuge, wenn sie die ersten neuen Bauteile bearbeiten müssen. So setzen wir vom ersten Teil an optimierte Werkzeuge und Bearbeitungskonzepte ein, senken die Kosten und verkürzen die ‘time to market’ signifikant.“
Walter AG
www.walter-tools.com
