Das Wirtschaftsberatungsunternehmen McKinsey sagt der Automobilindustrie goldene Zeiten voraus: 6,7 Billionen Dollar Umsatz im Jahr 2030 – das entspricht einer Verdopplung in weniger als 15 Jahren. Ein nicht unerheblicher Teil des Umsatzes soll durch ganz neue Geschäftsfelder entstehen, wie z.B. Mobilitätsdienstleistungen und damit ca. ein Viertel der Einnahmen ausmachen. Doch auch im klassischen Geschäftsbereich, bei der Herstellung und dem Verkauf von Fahrzeugen, ist starker Wachstum zu erwarten – allein in Asien und weiteren Schwellenmärkten rechnet McKinsey mit einem Absatzplus von 28 Mio. Einheiten.

Doch diese Produktionszahlen müssen erstmal bewältigt werden. Was dies z.B. für die Produktion von Differentialgetrieben bedeutet und warum gerade diesem Bauteil eine besondere Relevanz zukommt, zeigt sich schnell.

Wozu benötigt man ein Achsdifferential?

Einfach ausgedrückt: Achsdifferentiale gleichen den Drehzahlunterschied der Räder einer Achse aus. Dies ist vor allem in Kurven notwendig, da das kurveninnenliegende Rad einen kürzeren Weg zurücklegen muss als das äußere Rad. Das Achsdifferential gleicht diesen Unterschied aus und sorgt gleichzeitig für einen gleichmäßigen Vortrieb. Lesen Sie hierzu auch ein Blogbeitrag, der das Wirkungsprinzip noch einmal deutlich macht.

Die Produktionsplaner der Automobilindustrie weltweit stehen also vor einer großen Herausforderung, nämlich die Produktionskapazitäten jährlich zu steigern und gleichzeitig einer immer komplexer werdenden Modellpalette, bestehend aus Verbrennern, Hybriden und E-Fahrzeugen, gerecht zu werden. Dafür bedarf es neuer Fertigungssysteme, die sich idealerweise schnell und unkompliziert skalieren und auf unterschiedlichste Bauteile konfigurieren lassen.

Sicherlich wird nicht die Anzahl aller Bauteile im gleichen Maßstab wachsen wie die Automobilproduktion selbst, schließlich erfordern Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor andere Bauteile als Autos, die mit E-Motor oder Hybridmotor angetrieben werden. Ein Bauteil, das aber immer benötigt wird – unabhängig von der Motorisierung –, ist das Differentialgetriebe bzw. das Achsdifferential (E-Autos mit Radnabenmotoren sind hierbei ausgenommen).

Differentialgehäuse in verschiedensten Bauteilvarianten

Differentialgetriebe existieren in unterschiedlichsten Varianten: Es gibt Getriebe mit geschlossenem Gehäuse mit innerer Kugelform oder innerer Halbkugelform sowie „offene“ Gehäuse mit einem Deckel. Für alle diese Varianten müssen geeignete Fertigungslösungen gefunden werden, um dem steigenden Bedarf gerecht zu werden. Die Spezialisten der EMAG Gruppe mit Sitz in Salach haben schon heute Lösungen mit perfekt getakteten Teilprozessen entwickelt. Einer der Technologieexperten für Differentialgetriebe bzw. die Herstellung der Gehäuse ist Daniele Loporchio, Technical Application Engineer. „EMAG bietet ihren Kunden schon seit längerem Komplettlösungen an. Wir besprechen mit dem Kunden die Anforderungen, dann übernehmen wir die gesamte Projekt- und Prozessplanung. Vertikaldrehmaschine, Spannmittel, Werkzeuge und Automation – alles kommt aus unserem Haus. So sind schon einige Turn-Key-Fertigungssysteme für unterschiedlichste Differentialgehäuse entstanden und weltweit in Betrieb.“

Differentialgehäuse herstellen in drei oder vier Operationen

Je nach Bauteilvariante und vorangegangenen Prozessen erfolgt die Bearbeitung in drei bzw. vier Arbeitsschritten. Entscheidend ist, ob nach dem Guss schon erste Schruppprozesse am Rohling durchgeführt wurden oder ob dieser Vorgang in der Fertigungslösung integriert werden muss.

Diese entwickelt EMAG auf Basis ihrer bewährten Standardmaschinen. Die Drehbearbeitungen der beiden Seiten des Differentialgehäuses, also OP 10 und OP 20, erfolgen auf Maschinen der VL-Baureihe. Ist das Schruppen notwendig, erfolgt dies in OP 30 auf einer VT 4 – einer 4-achsigen Bearbeitungsmaschine.

Die Bearbeitung in OP 40 hängt von der Innenform ab. So kommt z.B. bei einem Differentialgehäuse mit Kugelform eine weitere VL-Maschine zum Einsatz, bei einem Diffentialgehäuse mit Halbkugelform eine Vertikaldrehmaschine VSC 250 DD. Selbstverständlich sind auch hochgenaue Mess- und Positioniereinheiten sowie Reinigungssysteme Teil der Produktionslinie. „Gerade die Zerlegung des Bearbeitungsprozesses in diese einfach zu handhabenden Teilprozesse ist die Stärke unseres Systems. Wir setzen hauptsächlich Standardmaschinen ein, die aufgrund ihrer integrierten Automation bereits über eine hohe Grundproduktivität verfügen (lesen Sie hierzu auch diesen Blog-Beitrag). So  werden die Bearbeitungszeiten der einzelnen Prozesse entscheidend minimiert, was zu einer insgesamt kürzeren Taktzeit führt. Unsere Lösung mit der VSC 250 DD inklusive spezieller Sonderwerkzeuge weist besonders niedrige Bearbeitungszeiten auf. In nur rund 125 Sekunden ist der Drehprozess am Halbkugel-Differentialgehäuse abgeschlossen“, erklärt Loporchio.

Fertigungslinie für Differentialgehäuse im Film

Die Bearbeitung eines Differentialgehäuses theoretisch zu erklären ist nicht leicht, daher hat EMAG diesen Prozess in einer aufwendigen Animation dargestellt

Dazu sagt Loporchio abschließend: „Ich glaube, wenn unsere Kunden diesen Film sehen, werden sie begeistert sein von der Einfachheit des Linienaufbaus und der hohen Performance, die wir erreichen. Ein solch leistungsfähiges Komplettpaket aus perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten findet sich sonst nirgends. Diese Vorteile setzen sich im Markt durch.“