VTC 100-4 erfolgt eine Vier-Achs-Bearbeitung an der Turbinenwelle

In der VTC 100-4 erfolgt eine Vier-Achs-Bearbeitung an der Turbinenwelle. - Bild: EMAG

Im Inneren des Pkw-Turboladers wird es richtig heiß: Der Abgasstrom des Motors läuft durch die zentrale Motorkomponente und treibt ein extrem schnell drehendes Turbinenrad an, das wiederum über eine Welle mit einem zweiten Rad verbunden ist. Dieses Rad presst die verdichtete Frischluft in die Brennräume. Je mehr Luft auf diese Weise in den Brennraum gelangt, desto mehr Sauerstoffmoleküle gehen mit den Kohlenwasserstoffmolekülen des Kraftstoffs während der Verbrennung eine Verbindung ein – und genau das sorgt für steigende Leistung.

„Mehr Luft“ bedeutet aber letztlich, dass sich die Turbinenwelle immer schneller drehen und somit höhere Belastungen aushalten muss. Unter diesen Grundvoraussetzungen gehört die Produktion dieser Welle zu den besonders anspruchsvollen Aufgaben im Automobilbau, denn sie werden hochpräzise aus Hochleistungswerkstoffen wie Inconel hergestellt.  Dazu kommt, dass der Turbolader angesichts des allgemeinen Downsizing-Trends im Automobilbau immer wichtiger wird, wie man hier sehr schön im EMAG Blog nachlesen kann.

EMAG: Know-how aus einer Hand

Letztlich stellt sich also eine für den Automobilbau fast schon klassische Frage: Wie kann man eine komplexe Welle aus einem hochfesten Werkstoff möglichst effizient in großen Stückzahlen produzieren – und das natürlich fehlerfrei? „Unser umfassendes Know-how kommt uns bei der Antwort auf diese Frage zugute“, sagt Markus Neubauer, Technical Application Engineer bei EMAG. „Mit unserem breiten Technologiespektrum decken wir die gesamte Prozesskette von der Vorbearbeitung bis zum Finish inkl. Wuchten ab. Folglich können wir für diese Aufgabe eine komplette Linienlösung entwickeln – inklusive Planung, Projektmanagement, Realisierung und Service aus einer Hand. Für die Kunden vereinfacht sich der gesamte Planungs- und Aftersale-Prozess.“

Produktionssystem von EMAG
Alle 50 Sekunden verlässt ein Bauteil in Endqualität die Linie. - Bild: EMAG

In fünf Operationen zur „Endqualität“

Wie groß dieser Vorteil tatsächlich ist, macht bereits der einfache Blick auf das anspruchsvolle Produktionssystem deutlich: Es beinhaltet insgesamt fünf Operationen, die allesamt mit EMAG Maschinen ausgeführt werden. Dabei geht es direkt mit Tempo los, denn in der Vertikaldrehmaschine VTC 100-4 erfolgt das Vordrehen der Welle per Vier-Achs-Bearbeitung. Das garantiert reduzierte Hauptzeiten. Wie präzise und stabil der High-Speed-Prozess in der Maschine abläuft, macht dieser Film eindrucksvoll deutlich (allerdings anhand eines anderen Bauteil-Beispiels).

Nach Abschluss des Vordrehens landet die Turboladerwelle dann auf einem Förderband. Hier entnimmt sie ein Roboter und führt sie der Wärmebehandlung in einer MIND-M 1000 von EMAG eldec zu, in der das Bauteil sehr schnell auf eine präzise Temperatur erwärmt wird, um mögliche Spannungen abzubauen. Zudem wäre es hier übrigens auch möglich, die Lagersitze der Turboladerwelle zu härten. Die Induktionstechnologie von EMAG eldec sorgt in jedem Fall für extrem schnelle, sparsame und präzise Abläufe.

Turbinenläufer: große Stückzahlen
Im Dreischichtbetrieb werden 420.000 bis 450.000 Turbinenläufer produziert. - Bild: EMAG

Auswuchten per Elektrochemischer Metallbearbeitung

Diverse Schleifoperationen bilden dann  die dritte und vierte Operation innerhalb der EMAG Linienlösung: Zunächst kommt es in einer HG 204 zu einer horizontalen Schleifbearbeitung an der Welle (inklusive Schultern).

Anschließend werden in der vertikalen Schleifmaschine VLC 200 GT Ringnuten und die Flügelaußenkontur des Turbinenrads feinbearbeitet. Optional kann mit einer zusätzlich angetriebenen Bürste im Arbeitsraum der VLC 200 GT die Flügelkontur entgratet werden.

Nach dem anschließenden Wasch- und Messprozess bildet die spanlose Elektrochemische Metallbearbeitung (ECM) den Abschluss der Linie. Dabei erfolgt in einer CS-Maschine von EMAG ECM das Auswuchten. Es vollzieht sich mit nur einem Wiederholungsschritt und mit minimalem Werkzeugverschleiß. Wie diese besondere Technologie genau funktioniert, wird in diesem Film erklärt.

Linientaktzeit nur 50 Sekunden

Fünf Operationen vom Vordrehen und induktiven Wärmebehandeln über das Schleifen bis zum elektrochemischen Wuchten – in dem verketteten Produktionssystem von EMAG erfolgt also die komplette Finish-Bearbeitung der Turboladerwelle. Alle 50 Sekunden verlässt ein Bauteil in „Endqualität“ die Linie. Im Dreischichtbetrieb führt das zu einer jährlichen Ausbringung von 420.000 bis 450.000 Turbinenläufern. Mit diesen Leistungswerten dürfte die Lösung für viele Produktionsplaner interessant sein. Immerhin rücken Bauteile wie die Turboladerwelle angesichts des zunehmenden Downsizings im Automobilbau stärker in ihren Fokus.

„Unser Vorteil im Markt ist, dass wir bei diesen und ähnlichen Projekten immer eine passgenaue Anlagenarchitektur garantieren können“, erklärt Markus Neubauer abschließend. „Dieses Know-how aus einer Hand ist ein Erfolgsgarant, mit dem wir im Markt überzeugen.“  

Härte Maschine von EMAG eldec
Härte Maschine von EMAG eldec. - Bild: EMAG

EMAG Systems als Full-Service-Anbieter

Vergleichbare EMAG Produktionssysteme kommen bei der Herstellung von sehr vielen Getriebe-, Motoren- und Fahrwerkskomponenten zum Einsatz. Dabei agiert die neue EMAG Systems als Full-Service-Anbieter für die Planung, Simulation und Realisierung von Fertigungslinien. Hier geht's zur Animation.