Dipl.-Ing. Dietmar Klose und Dr. Herbert Gropp (v.l.n.r.) besprechen im Versuchsfeld des Lehrstuhls
Fragen der Übertragungsfähigkeit von Preßverbindungen bei wechselnden Belastungen
(HJG) Man kann über die DDR sagen, was man will - in Osteuropa jedenfalls war sie der technologisch am weitesten fortgeschrittene Staat. Mit dafür verantwortlich war ausgerechnet der notorische Devisenmangel. Er zwang die DDR-Wissenschaftler dazu, Alternativen zu teurer westlicher Technologie zu entwickeln. Oft wurde nur nachgebaut, doch ließen sich die Forscher auch zahlreiche innovative Lösungen einfallen, die nach der Wende zu Unrecht in Vergessenheit gerieten. Ein Beispiel dafür ist ein besonders kostengünstiges und wenig reparaturanfälliges Verfahren für die Herstellung von Achsen und Wellen, das Maschinenbauer der Chemnitzer Uni entwickelten.
Das "neue", weil im Westen Deutschlands noch unbekannte Verfahren haben die Forscher im April mit großem Erfolg auf der Hannover Messe vorgestellt. Firmen von Japan bis Finnland und von den Niederlanden bis zur Ukraine und natürlich solche aus Deutschland wollten Näheres wissen. Mit einigen wurden bereits weitere Gespräche vereinbart. Und auch Wissenschaftler anderer Hochschulen kamen, um zu "spicken".
Achsen sind meist nur die Stangen mit seitlich angehängten Rädern, die wir von Autos und Zügen kennen. In Motoren, Getrieben und Aggregaten finden wir eine Nabe, die eine drehbare Welle umschließt. Normalerweise werden beide unter Druck zusammengesteckt und müssen dann halten. Doch gerade bei ungleichmäßiger Belastung, etwa durch ständiges Ab- und wieder Anfahren einer Welle, treten gewaltige Kräfte auf. Dadurch kann leicht die Nabe ausschlagen und die gesamte Welle zerstören. Weil Welle und Nabe unterschiedlich steif sind, kann es ebenfalls zu kleinen Verschiebungen gegeneinander kommen. Meist schon vorher tritt außerdem sogenannter Passungsrost auf. Es bilden sich Risse und Brüche, frühzeitiger Verschleiß ist die Folge.
Hier nun setzte die Chemnitzer Arbeitsgruppe um die Ingenieure Dr. Herbert Gropp, Dietmar Klose, Prof. Günter Pursche und Horst Lätsch an. Die Welle oder die Nabe - immer nur eines der beiden Teile - wurde mit einer Phosphatverbindung behandelt, wie sie normalerweise zum Oberflächenschutz dient. In einer Dicke von etwa fünf Tausendstel Millimeter wird dadurch die oberste Schicht des Werkstoffs umgewandelt. Derart zusammengefügte Teile können wesentlich höhere Dreh- und Biegemomente verkraften als üblich und sind daher für hohe Belastungen geeignet. Die Haftung aneinander ist doppelt so groß wie bei der herkömmlichen Verbindung, Passungsrost bildet sich ebenfalls nicht mehr. Umfangreiche Tests der Forscher ergaben, daß eine nach alter Methode hergestellte Verbindung nach 29 Millionen Be- und Entlastungszyklen
den Geist aufgab. Eine nach der Chemnitzer Methode hergestellte gleichartige Achse dagegen schaffte spielend mehr als 200 Millionen Lastwechsel, bevor die Maschinenbauer aus Zeitgründen den Versuch abbrachen.
Die neue Preßverbindung, an deren weiterer Verbesserung Gropp und Klose zur Zeit arbeiten, bietet aber noch weitere Vorteile. So ist, anders als bei herkömmlichen Wellen bzw. Achsen ein mehrmaliges Zusammenfügen und wieder Lösen möglich. Da die Welle-Nabe-Verbindung nicht mehr ausschlägt, ist sie praktisch wartungsfrei. Weil durch die neue Preßverbindung größere Kräfte übertragen werden können, reicht oftmals auch eine Hohlwelle statt einer Vollwelle. Durch all dies zusammen läßt sich bis über 50 Prozent Material einsparen.
Dank des geringeren Gewichtes wird auch weniger Antriebsenergie verbraucht. Damit erhält das Verfahren umweltfreundliche Züge. Schon zu DDR-Zeiten wurden so gebaute Getriebe und Motoren erfolgreich etwa bei der Berliner U-Bahn, bei der Athener Metro und in Landmaschinen eingesetzt.
Nach der Wende wurde die seinerzeit patentierte Technologie von den Aufkäufern der entsprechenden DDR-Betriebe nicht mehr genutzt, weil sie die vermeintlich überlegenen Kenntnisse zu haben glaubten. Die Ergebnisse der Tests sprechen freilich eine andere Sprache.