Windkraft: Frischer Wind für die Werkzeugtechnik

Moderne Windkraftanlagen haben einige Herausforderungen zu meistern: Das Getriebe einer Windkraftanlage wird deutlich stärker beansprucht als andere Getriebe. Während ein normaler Automotor auf 4.000 bis 6.000 Betriebsstunden ausgelegt ist, ist eine Windkraftanlage 120.000 Stunden in Betrieb. Das sind rund 20 Jahre. Bei einer durchschnittlichen Rotordrehzahl von 15 U/min. muss die Rotorwelle der Windkraftanlage 144 Millionen Umdrehungen und die Generatorwelle 15 Milliarden Umdrehungen leisten. Zusätzlich belasten unstete Winde die Rotorblätter und es wird eine minimale Geräuschemission erwartet.

Werkzeuge als Schlüssel zur Rentabilität

Um den weltweiten Energiehunger auch in Zukunft befriedigen zu können, ist nicht zuletzt entscheidend, ob die Anlagen auch wirtschaftlich rentabel sind. Den Übertragungselementen der durch den Wind erzeugten Bewegungsenergie, den Getrieben, Zahnrädern und Wellen, kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Je reibungsloser die einzelnen technischen Komponenten im wahrsten Sinne des Wortes zusammenarbeiten, umso effizienter ist die Anlage. Als Spezialist für Verzahnungswerkzeuge bietet LMT Fette ein Werkzeugprogramm, das speziell auf diese Anforderungen zugeschnitten ist. Innovative Wälzfräser und Zahnformfräser ermöglichen eine höchst produktive Fertigung von großmoduligen Drehkränzen und Getrieben. Gewindebohrer und Gewindeformer garantieren höchste Qualität der Gewinde. Drehwerkzeuge mit Wendeschneidplatten vom Allianzpartner Boehlerit zur Produktion von Wellen und Flanschen sowie Bohrer und Fräswerkzeuge decken weitere Fertigungsschritte ab. 

Hochleistungsgewindeformer von LMT Fette.

Für jede Anwendung das passende Werkzeug:

• Große Verzahnungen: Bei der Herstellung großer Verzahnungen in Drehkränzen kommen Zahnformfräser zum Einsatz. Sie sind mit Hartmetallwendeplatten bestückt, deren Substrate und Beschichtungen den spezifischen Anforderungen angepasst sind. Geringe Schnittkräfte ermöglichen einen schwingungsarmen Lauf und führen zu optimalen Werkstückoberflächen sowie zu hohen Standzeiten. Diese Werkzeuge sind auch mit Innenkühlung verfügbar. Bei überwiegend mit Luft gekühlter, ökologischer Trockenbearbeitung wird der Späneflug günstig beeinflusst und somit ein Verkleben der Späne mit dem Werkstück vermieden. Zugleich vermindert der aus den Spankammern austretenden Luftstrom die Erwärmung von Werkzeug und Werkstück deutlich, was der geforderten Langlebigkeit der Bauteile zugute kommt. Einen wesentlichen Beitrag zur wirtschaftlichen Herstellung großer Verzahnungen leisten auch wendeplattenbestückte Segmentwälzfräser. Neu bei LMT Fette ist ein zweigängiger Segmentwälzfräser, dessen besondere Vorteile einerseits in der besseren Oberflächenqualität der Werkstücke und andererseits in der Halbierung der Bearbeitungszeit durch entsprechend höhere Vorschubwerte bestehen.

• Gewindeherstellung: Starke Windkräfte wirken auf die Anlagen ein. Die Innengewinde der Anlagenbauteile müssen deshalb nicht nur hoch genau sondern auch besonders belastbar sein. Zum Einsatz kommen Hochleistungsgewindebohrer für die größeren Gewindeabmessungen sowie zusätzlich Hochleistungsgewindeformer der Produktfamilie HPF (High Performance Forming) für die kleineren Gewinde. Die Prozesssicherheit erfordert es, dass die empfindlichen Gewindebohrerschneiden den Belastungen standhalten - insbesondere beim Rückdrehen des Gewindebohrers - ohne zu verformen oder auszubrechen. Deshalb ist die Zähigkeit des Werkzeug-Schneidstoffs von besonderer Bedeutung. Etwa 90 Prozent aller Gewindebohrer bestehen daher heute noch aus dem Schneidstoff Schnellstahl. Besonders die pulvermetallurgische Variante ist zu enormen Leistungssteigerungen fähig. Dank der Entwicklung von Hartmetallsubstraten mit immer kleineren Hartmetallkarbiden (Ultrafeinstkornhartmetalle) erobern inzwischen zudem Gewindebohrer und -former aus diesem Schneidstoff immer neue Anwendungsbereiche.

Massive Schutzschilde für das Werkzeug

Innovative Beschichtungen sind der Schlüssel für weitere Leistungssteigerungen bei der Zerspanung. Schichten wie z. B. TiCN, TiAlN oder AlCrN mit nanostrukturiertem Schichtaufbau ermöglichen höhere Standzeiten und Schnitt- bzw. Vorschubgeschwindigkeiten. In Kombination mit dem HSS- oder HM-Grundwerkstoff schützen sie die Mikrogeometrie des Werkzeugs davor, durch die extremen thermischen und mechanischen Belastungen beschädigt zu werden.
Ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit dieser Technologie ist die neue Beschichtung Nanotherm. Die mit ihr beschichteten HM-Wendeplatten-Wälzfräser von LMT Fette sind bereits bei einem Windkraftanlagenbetreiber aus Süddeutschland im Einsatz. In der Trockenbearbeitung erbringt das Werkzeug bei einer Schnittgeschwindigkeit von 158 Metern pro Minute einen Vorschub von 300 Millimeter pro Minute. Die Standzeit erhöht sich um 100 Prozent. Entscheidend für die höhere Leistung ist die Nanotherm- Struktur mit einer Schichtdicke von 6 µm, die für deutlich gesteigerte Produktivität (-leistung s.o.) gegenüber den bisher eingesetzten Titan-Aluminium-Nitrit-Schichten sorgt.

Verzahnungswerkzeuge für die Windkraftindustrie

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