SCHERDELaktuell 1/2007 - Scherdel GmbH

BERICHTE AUS FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG, PRODUKTION, MATERIALTECHNIK UND VOM PRAKTISCHEN EINSATZ TECH-
NISCHER FEDERN SOWIE AUS DEN BEREICHEN ANLAGEN, MASCHINEN UND WERKZEUGE DER FIRMENGRUPPE SCHERDEL
Liebe Leserin, lieber Leser,
das abgelaufene Jahr war für die
Automobilindustrie nach Angaben
von VDA-Präsident Prof. Dr. Bernd
Gottschalk ein grundsolides und
gutes Wirtschaftsjahr. Für die
SCHERDEL Gruppe kann ich mit
einiger Zufriedenheit feststellen,
dass sich unser Unternehmen
trotz eines verschärften Wettbewerbes
auf gutem Kurs befindet.
Dies ist bei steigenden Belastungen
wie z.B. nochmals erhöhten
Materialpreisen, Aufkündigungen
von vereinbarten Kostensenkungen
durch Kunden, Abschlägen
auf Preisvereinbarungen oder
eines deutlichen Anstiegs der
Energiekosten umso erfreulicher.
Neben unseren langfristigen Planungen
zur Sicherung eines stetigen
Wachstums sind es besonders
auch Investitionen in
Maschinen und Bauten, die Innovationserfolge
in unserem Hause
durch engagierte Mitarbeiter möglich
machen. Um den wachsenden
Anforderungen des Marktes gerecht
zu werden und die führende
Rolle der SCHERDEL Gruppe in
der Umformtechnik weiter zu festigen,
wollen wir auch künftig mit
neuen Ideen und in einem konstruktiven
Dialog mit unseren Kunden
und Partnern voll Zuversicht
die kommenden Herausforderungen
meistern. In diesem Sinne
wünsche ich Ihnen allen ein glückliches
neues Jahr 2007!
Ihr
Walter Bach
Geschäftsführender Gesellschafter
der Firmengruppe SCHERDEL
Ventilfedern im AUDI-
Dieselmotor erfolgreich
LeMans-Sieger Frank Biela informierte
sich bei SCHERDEL
L
eMans 2006 war das Rennen
erfolgreicher Premieren: Audi Sport
gewann zum sechsten Mal den Klassiker
in LeMans und zum ersten Mal in
der Renngeschichte mit einem Dieselmotor.
Ein kleines, aber nicht unbedeutendes
Bauteil des erfolgreichen Dieselmotors
ist die Ventilfeder von
SCHERDEL. Um die für einen erfolgreichen
Rennsporteinsatz erforderliche
Qualität der Ventilfedern abzusichern,
sind umfangreiche Ausstattungen
in der Entwicklung und Fertigung
erforderlich. Die Entwicklung von
SCHERDEL kann zurückgreifen auf
Berechnungsprogramme für Federn aller
Art, Kinematikberechnungen und
Dynamiksimulationen. Eine umfangreiche
Werkstoff- und Verfahrensentwicklung
gehört genauso zum Entwicklungsumfang
wie die Schadensanalytik.
Die Herstellung von Ventilfedern erfolgt
auf teil- oder vollverketteten Anlagen
mit verschieden aufwendigen Fertigungsverfahren.
Im Musterbau können schnell und flexibel
Musterfedern bis Kleinserien jeglicher
Art hergestellt werden. Frank Biela,
ein symphatischer LeMans-Gewinner
im Jahr 2006, ließ es sich nicht
nehmen SCHERDEL als Lieferant „seiner“
Ventilfedern, zusammen mit dem
Nachwuchsfahrer Dominik Schraml zu
besuchen.
Bei einem Betriebsrundgang überzeugte
Biela sich von der Qualität der
Fertigung und zeigte sich positiv überrascht
von Personal und Technik im
Musterbau. Der LeMans-Sieger forderte
dazu auf, auch weiterhin qualitativ
hochwertige Federn zu fertigen, mit denen
auch künftig Rennen gewonnen
werden können. SCHERDEL sicherte
ihm dabei volles Engagement zu und
wünschte für die verbleibende Rennsaison
viel Erfolg.
Nach interessanten Gesprächen reiste
Frank Biela in Richtung Amerika, um
das erste Rennen mit dem R10 TDI in
der ALMS-Serie in Salt Lake City
zu bestreiten.
(Albrecht Busse)
1
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN AUSGABE 1/2007 D

UNTERNEHMENSBETEILIGUNGEN
Data-Mining optimiert Prod uktionsprozesse
und bringt mehr Transpare nz für Entscheider
Fa. Zeitsprung stellt neue Technologie zur Verfahre nsoptimierung zur Verfügung
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN
2
Dr. Hans Härtl,
Geschäftsführer und Chefentwickler
der Zeitsprung -
Intelligente Prozesse GmbH
Steckbrief
Hans Härtl wurde am 30.8.1956
in Tirschenreuth geboren.
Familienstand: Verheiratet, 1 Kind.
Nach dem Besuch von Grundschule
und Gymnasium in Tirschenreuth
begann Hans Härtl ein
Studium der Mathematik (Nebenfach
Physik) an der Universität
Bayreuth. Diplom Abschluss 1984.
Danach Gründung der ASIBA
GmbH (heute ansässig in Regensburg),
gefördert mit Mitteln des
BMFT, basierend auf einer Patentanmeldung.
Gegenstand des
Unternehmens: Entwicklung von
Software-Produkten sowie Vertrieb
von Hardware für den Grafikbereich.
Verkauf von Anteilen aus dem
Unternehmen, Wechsel zur Uni
Karlsruhe und Promotion in Informatik
von 1986 bis 1991. In den
Jahren 1992 bis 2006 bei der
Schott AG tätig: Zuerst bei Schott
Rohrglas in Mitterteich, dann ab
2003 Gründung einer Abteilung
mit dem Thema „Industrial IT“ bei
Schott Glaswerke Mainz. Zuständig
für prozessnahe IT-Systeme
konzernweit.
Gründung der Firma Zeitsprung
GmbH & Co.KG im Mai 2006, mit
Sitz in Tirschenreuth. Ziel der
Gründung: Produktentwicklung
und Dienstleistungen im Bereich
prozess- und produktionsnaher IT
(„Manufacturing Intelligence Software“),
in einer besonderen Fokussierung
auf mittelständische
Unternehmen. Weiterhin auch
enge Zusammenarbeit mit der
Schott AG.
Hobbies sind Fotografie und
Radfahren im Sommer, im
Winter Snowboarden.
K
Geschäftsführer Dr. Hans Härtl und Andreas
Ackermann, Leiter Entwicklung, bei der Analyse
von technischen Fertigungsprozessen.
omplexe Produktionstechnologien,
bei denen eine Vielzahl physikalischer
und technischer Parameter in ihrer
Wechselwirkung zueinander entscheidenden
Einfluss auf den Erfolg
oder Misserfolg eines Produktes, seiner
Qualität oder die Wirtschaftlichkeit insgesamt
haben, stellen oft Techniker,
Manager oder die Geschäftsleitung vor
große Probleme bei der Erfolgsbewertung
und Entscheidungsfindung.
Die neugegründete Firma „Zeitsprung -
Intelligente Prozesse“ in Tirschenreuth /
Lohnsitz, an der die SCHERDEL GmbH
beteiligt ist, bringt mit neuartigen Software-Technologien
entscheidende Fortschritte
bei der Analyse von technischen
Fertigungsprozessen und deren
Optimierung. Ziel ist die Minimierung
von Produktivitätsverlusten, die Steigerung
der Qualität und die Optimierung
aller Verfahren im Hinblick auf den Kostenaufwand.
Damit leistet die Zeitsprung
- Intelligente Prozesse GmbH &
Co.KG einen entscheidenden Beitrag
zur Standortsicherung. Geschäftsführer
und Chefentwickler Dr. Hans Härtl ist
sich sicher, dass seine neue Technologie
künftig erstmals auch dem Management
detaillierte Einblicke auf technische
Ebenen unter kaufmännischen
Gesichtspunkten eröffnen wird.
Die Fa. Zeitsprung GmbH & Co.KG
fokussiert den kostengünstigen Einsatz
von Hochtechnologien im Bereich der
Wissensverarbeitung, das sogenannte
„Data Mining“, um in einer transparenten
Darstellung von Produktionsprozessen
zur Erhöhung der Prozessstabilität
beim Kunden beizutragen.
Grafische Darstellung eines Produktionsprozesses unter Berücksichtigung kaufmännischer Gesichtspunkte.
Ziel ist es, Einflussgrößen zu lokalisieren,
zu gewichten und darauf basierend
die Einstellungen mit den besten Produktionsergebnissen
zu ermitteln.
Technische Prozesse – zum Beispiel
bei der Metallverarbeitung – lassen sich
auf dieser „Informationsplattform“ abbilden
und können so transparent dargestellt,
analysiert und optimiert werden.
Hierbei kann man extrem verdichtete
Prozessabläufe bis hin zum Echtzeitbereich
– zum Beispiel Kraftverläufe an
einem Stanzautomaten – mit Produktinformationen
wie Materialeinsatz, Lieferant,
Charge usw. zusammenführen.
Diese unterschiedlichen Datenbereiche
konnten bislang nur mit sehr hohen
Aufwänden miteinander kombiniert werden.
Ergebnis ist eine bislang nicht erreichte
Auflösung und Transparenz der
technischen Vorgänge, in der Wirkung
vergleichbar mit einem Generationswechsel
bei Kamera-CCDs in der digitalen
Aufnahmetechnik. Die erreichbaren
Zusatzinformationen werden unmittelbar
in Effizienzsteigerungen umgesetzt.
„Herkömmliche“ Prozesskennzahlen
(z.B. Ausbeuten oder Effizienzkennzahlen
OEE – Overall Equipment Efficiency)
sind wie das Cockpit eines Fahrzeugs
– sie liefern grundlegende Daten
für die Leistungsfähigkeit einer Produktion
und sind die Voraussetzung für sicheres
Fahren. Entsprechend wichtig
ist deren Erfassung und Dokumentation.
Sie bieten jedoch keine Hilfestellung,
in welche Richtung gelenkt werden
muss. Dafür benötigt man eine Art
„Navigationssystem“, das die Technologie
der Firma Zeitsprung zur Verfügung
stellt und das die Weg- und Richtungsinformation
für eine intelligente Routenberechnung
beinhaltet. So leiten sich
Strategien ab, um ein Ziel besser zu erreichen,
etwa im Hinblick auf den kürzesten
Weg, die kürzeste Zeit, eventuelle
Problem-Baustellen, Produktionsausfälle
wie beim „stockenden Verkehr“
oder Möglichkeiten einer „dynamischen
Umfahrung“ von technischen Schwierigkeiten.
Die adäquate Auswertung eines Produktionsprozesses
auf einem Data Warehouse
der Fa. Zeitsprung entspricht
somit dem Einsatz eines Navigationssystems
in einem komplexen System
von Wegen und Varianten, um ein gestecktes
Ziel schneller zu erreichen.
Die Datenhaltung hochverdichteter Prozessparameter
der Fa. Zeitsprung versinnbildlicht
hierbei das „Kartenmaterial“
für mögliche Vorgehensweisen. Dabei
werden, wie bei elektronischen Karten
üblich, die Wege, die ein Prozess
real zurückgelegt hat, automatisiert aufgezeichnet
und in geeignete Teilstrecken
zerlegt. Diese bilden dann die Informationsgrundlage
für Entscheidungen.
Die Zeitsprung-Technologie hat sich
bereits in industriellen Produktionsverfahren,
zum Beispiel in der Glasindustrie,
bewährt und enorme Effizienzsteigerungen
bei gleichzeitiger Kostenoptimierung
gebracht. Der neugegründeten
Firma ist damit eine sichere Existenzgrundlage
gegeben, mit Aufträgen, die
schon weit in das laufende Jahr hineinreichen.
(Dietmar Kiermaier)
Wie ein Routenplaner ermöglicht
die Technologie der Fa. Zeitsprung
die Entscheidung, wie Produktionsprozesse
möglichst schnell, kostengünstig
und qualitativ gestaltet
werden können.
Herkömmliche Prozesskennzahlen
liefern zunächst grundlegende Daten
über die Leistungsfähigkeit eines
Produktionsprozesses - wie ein
Cockpit im Fahrzeug.
Weitere Informationen
dazu erhalten Sie unter:
Zeitsprung - Intelligente
Prozesse GmbH
c/o Herr Dr. Hans Härtl
Lohnsitz 5
95643 Tirschenreuth
Tel. 09631/6005986
Fax 09631/600846
www.z-ip.de
info@z-ip.de
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TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN

UNTERNEHMENSNACHRICHTEN
Mitarbeiter-Portrait
Wir stellen Ihnen hier Mitarbeiter
vor, die für Sie als Ansprechpartner
von Interesse sind.
Neue Ultraschallreinigungsanlage
in Beauvais
Rekordergebnis bei Sauberkeitsanforderung
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN
4
Jérôme Quet
Ingenieur für Anwendungstechnik
Jérôme Quet wurde am 07.05.
1976 geboren und ist seit Juni
2004 bei SCHERDEL in Beauvais
beschäftigt.
Neben der Mitarbeit an der
Diversifizierung der Produktpalette
liegt seine Haupttätigkeit in der
Weiterentwicklung neuer Prozesstechniken
am Standort.
Dazu gehört auch die Produktentwicklung
mit entsprechender
Serienleitung und die Umsetzung
von Verbesserungsmethoden
(5S etc.) mit Projektbearbeitung
(APQP). Darüber hinaus engagiert
sich der Ingenieur für Anwendungstechnik
bei der Steuerung
und Begleitung von Maßnahmeplänen
für Betriebsmittel und Investitionen
und hat damit entscheidenden
Einfluss auf Rationalisierungsmaßnahmen
und Umgestaltung
von Fertigungsabteilungen.
Herr Quet ist ledig und hat eine
feste Lebensgefährtin. Seine Hobbies
sind Musik (er ist ein begeisterter
Schlagzeuger), Schwimmen
und Mountainbiking. Zu seinen
sportlichen Aktivitäten gehört
auch das Badmintonspielen im
Verein. Außerdem interessiert er
sich für Kino und Heimwerkerarbeiten.
U
m den steigenden Kundenansprüchen
im Hinblick auf Qualität
und Sauberkeit von technisch anspruchsvollen
Teilen gerecht zu werden,
hat die SCHERDEL Tochterfirma
Herckelbout Dawson am französischen
Standort in Beauvais in eine neue Reinigungsanlage
investiert. Die Teilebehandlung
erfolgt mit Ultraschall und zusätzlich
mit einem Reinigungsmittel. Die
Anlage entspricht dem neuesten Stand
der Technik und zeichnet sich durch ein
spezielles Überwachungssystem aus,
das die Rückverfolgbarkeit der Teile gewährleistet.
Fehlerhafte Produkte können
innerhalb der Fertigung zuverlässig
identifiziert werden und landen gar nicht
erst beim Endabnehmer.
Sauberkeit ist oberstes Gebot: Die neue Anlage
in Beauvais arbeitet unter Reinraum-Bedingungen.
Die neue Waschanlage wurde in
Zusammenarbeit mit der Firmengruppe
Fisa entwickelt, die sich seit 1981 mit
der Fertigung von Ultraschall-Reinigungsmaschinen
in der Automobil-,
Luftfahrt- und Elektronikindustrie und
bei den Herstellern von optischen Geräten
sowie in der Medizintechnik einen
guten Namen gemacht hat. Die Reinigungsanlage
besteht aus einer Einrichtung
zur Wasserbehandlung, einer
Wendeeinheit, einer digitalen Waage,
zwei Ultraschall-Spülungen Typ 1 und
2, einem Trocknungsofen, verschiedenen
Nachbehandlungsstufen und einer
Verschweißanlage für Verpackungsbeutel,
sowie der speziellen Überwachungssoftware.
Um Verschmutzungen von außen zu
vermeiden, wurden Bedingungen wie in
einem Reinraum geschaffen: Die gesamte
Technik ist in einer Kabineneinhausung
untergebracht und das Personal
arbeitet mit Kitteln und Kopfbedeckung.
Eine entscheidende Rolle für die einwandfreie
Funktionsfähigkeit der Reinigungsanlage
spielt die Wasserqualität
bezüglich der Zusammensetzung der
Mineralsalze. Deshalb wurde eine Einheit
zur Wasserbehandlung integriert,
die auf das vorhandene Leitungswasser
angepasst ist. Sie schafft optimale Voraussetzungen
für die Abstimmung der
Faktoren Wasserhärte, PH-Wert und
Konzentration von Reinigungsmittel in
den Bädern. Darüber hinaus kommt
den Parametern Materialzusammensetzung,
Behandlungstemperatur und -zeit
und der eingestellten Ultraschallfrequenz
eine große Bedeutung zu. Aufgrund
des vorhandenen Erfahrungspotentials
können optimale Einstellungen
für jede Art von Feder festgelegt werden.
Damit lässt sich zudem der notwendige
Flüssigkeitsaustausch in der
Anlage auf ein Mindestmaß reduzieren
– ein wertvoller Beitrag für den Umweltschutz.
Welche hervorragenden Ergebnisse
produziert werden, zeigt folgendes Beispiel:
Sauberkeitsanforderung
des Kunden:
• 4,00 Milligramm Schmutzteile pro
Verpackungseinheit / 10 Federn
• Alte Anlage D6 mit Ultraschall:
2,42 Milligramm Schmutzteile pro
Verpackungseinheit / 10 Federn
• Neue Ultraschall-Reinigungsanlage:
0,52 Milligramm Schmutzteile pro
Verpackungseinheit / 10 Federn
Wie das Beispiel zeigt, werden die
Sauberkeitsanforderungen der Kunden
um ein Vielfaches übertroffen. Die getätigte
Investition entspricht dem Innovations-
und Qualitätsdenken in der
SCHERDEL Gruppe und sorgt dafür,
dass die Zertifizierung nach ISO 14001,
die das Werk in Beauvais seit Dezember
2003 besitzt, auch in Zukunft Bestand
haben wird. (J. Quet / D. Kiermaier)

UNTERNEHMENSNACHRICHTEN
Neuentwicklung im
CNC-Freiformfräsen
Kooperation von Reichenbacher Hamuel mit
FH Coburg und Sportwaffenhersteller Merkel
B
ei der Herstellung hochgenauer
Gewehrläufe besitzt die thüringische
Firma Merkel eine bedeutende
Marktstellung. Die Gewehrkolben selbst
sind aus hochwertigem Holz, ein Rohling
kann ohne weiteres 400 Euro und
mehr kosten, und wurden bisher wegen
ihrer komplizierten dreidimensionalen
Freiform größtenteils von Hand bearbeitet.
Um noch größere Stückzahlen
wirtschaftlich herzustellen, benötigte
man jetzt eine Maschine, die diese
Freiform in einer Aufspannung, also in
einem Arbeitsgang komplett fräsen
konnte. Das Problem: Eine Maschine
mit solchen Fähigkeiten gab es bis dato
noch nicht. Also wandte sich Merkel
an einen Spezialmaschinenhersteller
für Holzbearbeitung, von dem man bereits
seit über 20 Jahren unterschiedliche
Fräsmaschinen im Einsatz hat: Die
zur SCHERDEL Gruppe gehörende
Firma Reichenbacher Hamuel aus
Dörfles-Esbach bei Coburg. Der Maschinenbauer
bietet eine breite Produktpalette
von universell einsetzbaren
CNC-Fräsmaschinen für die Holz-,
Teilansicht des neu entwickelten Rotationsfräszentrums
von Reichenbacher Hamuel.
Beim Rotationsfräsen bearbeitet das 5-Achs-
Aggregat den sich drehenden Gewehrschaft.
Kunststoff- und Aluminiumbearbeitung
an.
Die Neuentwicklung ist eine Maschine,
die in der komplexen Freikörperbearbeitung
von Holzwerkstücken international
Neuland betritt: Hinter der Typenbezeichnung
ECO 1712-B Sprint verbirgt
sich ein Portalfräszentrum mit
zwei Frästischen, auf denen in Zweikanaltechnik
parallel gleiche oder unterschiedliche
Gewehrschäfte auf Endmaß
rotationsgefräst werden können.
Das auffälligste Merkmal: Die Werkstücke
sind auf den zwei Frästischen in
sich drehenden Vorrichtungen aufgespannt,
wodurch das CNC-Zentrum zu
den jeweiligen fünf Bearbeitungsachsen
der beiden Fräsköpfe über nochmals
zwei zusätzliche Achsen verfügt.
Die Steuerungssoftware koordiniert diese
zwei mal sechs Achsen, wodurch
sich die komplizierte Freiform der Gewehrschäfte
ohne sichtbare Übergänge
im Material ausarbeiten lässt - mit einer
Maßgenauigkeit im unteren Einzehntel-
Millimeterbereich.
Um die Zykluszeiten pro Werkstück
zu verkürzen und damit die Betriebskosten
zu verringern, können auf der
ECO 1712-B Sprint Fräsvorschübe von
20 Meter pro Minute gefahren werden,
bei einer Drehzahl von 24.000 Umdrehungen
pro Minute – früher waren es
nur 10.000. Mit dem Einsatz von HSK
63-F Kegeln, bei denen die Werkzeugaufnahme
zusätzlich auf einer Planfläche
anliegt, werden unerwünschte
Schwingungen erheblich reduziert. Dadurch
wird eine wesentlich bessere
Oberflächengüte an dem zu bearbeitenden
Teil erzeugt.
Bei der Aufbereitung der Produktionsdaten
liefert die FH Coburg mit ihrem
Laserlabor mittels Scanner und einer
besonderen Software auf den hundertstel
Millimeter genaue Datensätze von
Gewehrschäften.
Vom ausgesägten Holzklotz wird
ein Rohling erstellt, der dann im
CNC-Bearbeitungszentrum fertig
gefräst wird.
Fotos:
Merkel Jagd- und Sportwaffen
GmbH, 98527 Suhl
5
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN

FORSCHUNG
Potenziale moderner Feder materialien für dynamisch
beanspruchte Federbautei le im Ventiltrieb
Neue Motorkonzepte erfordern immer belastungs fähigere Federn mit verbesserten Eigenschaften -
Materialauswahl von entscheidender Bedeutung - Vortrag bei VDI-Fachtagung (Teil1)
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN
6
Verfasser:
Dr.-Ing. Hilmar Brödler,
Dipl.-Ing. Wolfgang Stark,
Jürgen Hartmann
SCHERDEL GmbH,
Marktredwitz
Vortrag bei der 2. Fachtagung
VDI „Ventiltrieb
und Zylinderkopf“ am
25./26.10.2006 in Leonberg
durch Dr. Hilmar Brödler
Bild 1: Übersicht zu Ventilfedermaterialien.
1)
bei nitrierten Federn geringere
Setzverluste möglich.
M
oderne Ventiltriebskonzepte und
steigende Variabilitäten im Zylinderkopf
erhöhen die Betriebslasten der
verschiedenen Federelemente, die vor
allem auch durch den Einsatz höherfester
Werkstoffe den zukünftigen Anforderungen
angepasst werden müssen.
Neue Materialien, Prozesse und Designs
sind verfügbar und werden verstärkt
eingesetzt.
Einleitung
Die sich verschärfenden Anforderungen
an das Emissions- und Verbrauchsverhalten
von Verbrennungsmotoren,
die einhergehen mit einer
Vielzahl von Einzelmaßnahmen, insbesondere
Massenminimierungen, Reduzierung
von Verlustleistungen durch
Reibung, aber auch steigende Anforderungen
an die Fahrdynamik, erhöhen
die Anforderungen an die verschiedenen
Federelemente im Ventiltrieb. Die
neuen Down-Sizing-Konzepte oft mit
aufgeladenen Motoren, teilweise verbunden
mit Hochdrehzahlkonzepten,
erfordern eine gute Dynamik der Ventilfeder
bei in der Regel gleichem bzw.
weiter reduziertem Bauraum. Steigende
Motortemperaturen durch Direkteinspritzsysteme,
verstärkte Kapselung
des Motors und verschiedene andere
Einflussgrößen erhöhen zusätzlich die
Temperaturlast der Bauteile. Abgasrußfilter
beim Dieselmotor oder zusätzliche
Filter im Abgastrakt der Benzinmotoren
erhöhen den Abgasgegendruck am
Hauptlegierungselemente
C in %
Si in %
Mn in %
Cr in %
V in %
Ni in %
Auslassventil und erfordern höhere
Schließkräfte bei gleichzeitiger Beibehaltung
des Bauraums.
Diese Beispiele verdeutlichen, dass
die verschiedenen Federn im Ventiltriebsbereich
– allen voran die Ventilfedern,
Federn für Schalttassen, Druckfedern
für hydraulischen Spielausgleich,
Drehfedern und Spiralfedern für variable
Ventiltriebselemente sowie Federn
für Nockenwellenversteller und andere
– immer höheren Lasten ausgesetzt
sind, wobei die Performance der Bauteile
fortwährend zu erhöhen ist und
insbesondere permanent eine Reduzierung
deren Gewichts und Bauraums
gefordert wird.
Neben einer optimalen Gestaltung der
Bauteile mit modernen Designtools wird
seit Jahren ein besonderes Augenmerk
auf die verwendeten Materialien und
deren Verarbeitungsprozesse gelegt,
um diese Herausforderungen an die
Federelemente abzusichern.
Im Folgenden soll ein Einblick in die
aktuell verwendeten und in Entwicklung
befindlichen Materialien sowie deren
Hersteller und Herstellprozesse gegeben
werden. Auch auf die Anforderungen
an das Design und den Umgang
mit diesen Materialien sowie die dabei
zum Einsatz kommenden Verfahren
und Prozesse wird eingegangen.
Materialien
Am Beispiel der Ventilfeder soll nachfolgend
auf die gängigsten Materialien,
VD SiCr VD SiCrV VD SiCrNiV
0,54
1,40
0,70
0,65
-
-
0,60
1,40
0,70
0,75
0,10
-
0,60
2,00
0,85
0,95
0,10
0,30
Zugfestigkeit 1960 MPa 2110 MPa 2180 MPa
Härte 53 HRC 55,5 HRC 56 HRC
Einschnürung in % 50 45 45
Setzverlust in %
bei 900 MPa, 160 °C 3,5 2,5 3,0 1)
Bild 2a: Relative Preissteigerungen der Ventilfederdrähte.
die heute zum Einsatz kommen, eingegangen
werden. In der nachfolgenden
Tabelle sind einige Anhaltswerte der
drei Materialgüten VD SiCr, VD SiCrV
und VD SiCrNiV angegeben, wobei die
mechanisch-technologischen Kennwerte
auf eine Drahtstärke von 3,0 mm bezogen
sind.
Die drei Materialien SiCr, SiCrV und
SiCrNiV sind die heute am meisten verwendeten
Ventilfederwerkstoffe. Diese
von verschiedenen Lieferanten frei zugänglichen
Materialien sind dadurch
gekennzeichnet, dass sie im Stahlherstellprozess
nach dem Superclean-Verfahren,
das heißt Desoxidation mit Silizium,
hergestellt werden und aufwändigen
Prüfprozessen bei der Knüppelbehandlung,
dem Walzprozess und den
mehrstufigen Drahtziehprozessen
unterworfen sind. Alle drei Materialien
weisen insbesondere für hochdynamisch
beanspruchte Federelemente hohe
Anforderungen an die Oberflächengüte
und an die Thematik Einschlüsse
auf. Das Superclean-Verfahren stellt sicher,
dass die Einschlusszusammensetzung
im Dreistoffsystem SiO2-CaO-
Al2O3 so eingestellt wird, dass diese
verformbar sind und somit nur noch eine
sehr geringe Kerbwirkung im Metallgitter
hervorrufen. Zu nennen sind zusätzlich
Spezifikationen zur Oberflächen-Rissprüfung
bis zu einer zulässigen
Tiefe von 40 µm und zur definierten
Abkohlungstiefe.
Die drei genannten Materialien zeichnen
sich durch folgende Charakteristika
aus:
SiCr - Hochfestes Standardmaterial
mit guter Zähigkeit und hohem Rissauffangvermögen
SiCrV - Höherfestes Material mit feinerem
Gefüge
SiCrNiV - Höchstfestes Material mit
hoher Temperaturstabilität, besonders
für das Nitrieren geeignet.
Neben den technischen Eigenschaften
dieser Materialien sind vor allem auch
deren Kosten relevant. Die nachfolgende
Übersicht zeigt Ihnen hierzu einen
Vergleich der Kosten der einzelnen Materialgüten.
Zusätzlich sind die Anteile
des Einsatzes dieser Materialien als
Abschätzung wiedergegeben.
(Fortsetzung folgt) (Dr. Hilmar Brödler)
Bild 2b: Schätzung zum prozentualen
Einsatz der Ventilfederqualitäten
an der Gesamtmenge.
Zuliefermarkt
Die Herstellung dieser anspruchsvollen
Materialien ist heute nur einer
überschaubaren Anzahl von
Lieferanten möglich. Unterscheiden
müssen wir hierbei zunächst
zwischen den Walzdrahtherstellern
und den nachgeordneten Drahtziehern.
Bild 3 gibt eine Momentaufnahme
zu den aktuellen Lieferantenketten
– Walzdrahthersteller /
Drahtzieher – für Ventilfederdrähte,
wie sie sich global darstellen.
(Stand: 10/2006)
7
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN

Das Ganze ist mehr
als die Summe seiner Teile
Zusätzlicher Kundennutzen mit der SCHERDEL Gruppe durch
vielfältige Synergieeffekte
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG - VERFAHRENSOPTIMIERUNG - NACHRICHTEN
F
Technische
Federn
Entwicklung und
Produktion von:
Ventilfedern
Druckfedern
Zugfedern
Tellerfedern
Hülsenfedern
Dreh- und Schenkelfedern
Roll-, Trieb- und Spiralfedern
Federelementen für Ölabstreifringe
Werkzeuge und
Vorrichtungen
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Stanzwerkzeugen
Biegewerkzeugen
Prägewerkzeugen
Folgeverbundwerkzeugen
Transferwerkzeugen
Lehren, Spannvorrichtungen
Peripherieeinrichtungen für
Handhabungsautomaten
und Sondermaschinen
Stanz- und
Biegetechnik
Stanz-Biegeteile:
Materialdicke 0,1 - 3 mm
Drahtbiegeteile: Drahtdurchmesser
0,1 - 4 mm
Maschinenund
Anlagenbau
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Hochgeschwindigkeits- und
Portalfräsmaschinen
Einachsen- und Koordinatentischen
Linearrobotern
Handlingsportalen
Komponenten für Werkzeugmaschinen
Sondermaschinen für die
Federnproduktion
Zuführeinrichtungen
Montagevorrichtungen
Ein- und Mehrachsenbewegungssysteme
von ZARIAN
Steuerungssysteme für
Sondermaschinen
KANYA-Aluminium-Konstruktionsprofil-Baukästen
Komponenten für
Fahrzeugausstattung
Formwire-Federn
Fahrzeugsitzrahmen:
genietet,
gestaucht,
geklammert,
geschweißt
(Buckel-, Punkt-, Preß-,
MIG-MAG-Schweißen)
Standardfederbandschellen
Raumsparfederbandschellen
vorgespannten Federbandschellen
doppelten Federbandschellen
Automatisierungsund
Steuerungstechnik
Oberflächentechnik
ortschritt aus Tradition. Möglicherweise
klingt dieser Grundsatz
etwas antiquiert. Dies wäre er
tatsächlich, wenn man ihn nicht
immer wieder mit Leben erfüllen
würde. Fortschritte streben wir permanent
in allen Bereichen an. Das
sind wir uns und unseren Kunden
schuldig. Ihnen wollen wir Zeit und
Geld sparen und neue Perspektiven
eröffnen. Weshalb man das genannte
Leitmotiv auch umformulieren
könnte in „Fortschritt hat bei
SCHERDEL Tradition“. Dafür bietet
das Potenzial der einzelnen Gruppenmitglieder
die Gewähr. Das gilt
für alle Geschäftsbereiche, die wir
Ihnen hier vorstellen:
Reinigen
Phosphatieren
Pulverbeschichtung
KTL-Beschichtung
Delta Magni-Produkte
(Delta Tone, Delta Seal)
Verbindungstechnik
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Forschung und
Entwicklung
Werkstoff- und Bauteiluntersuchungen
Entwurf- und Projektierung
von Bauteilen, Maschinen
und Anlagen
Systementwicklungen
Software-Entwicklung
Informationsvermittlung
Untersuchung von
Schadensfällen
Fachliche Betreuung von
Studien- und Diplomarbeiten
Montagetechnik
Entwicklung/
Konstruktion/
Produktion von:
Federstützblechen für Automatikgetriebe
Federstützen für Automobil-
Heckklappen
Rückstellfedern für variable
Ventiltriebe in Motoren
vormontierten Rolladensystemen
mit integrierten Drehfedern
für die Möbelindustrie
8
SCHERDEL GmbH, Postfach 4 40, D-95604 Marktredwitz, Telefon (0 92 31) 6 03-0, Telefax (0 92 31) 6 03-4 62