Wälzlager-Innovationen für mehr Energieeffizienz

Ob direkt durch weniger Reibung oder indirekt durch Downsizing und zum Beispiel in Anwendungen für alternative Energieerzeugung: Seit jeher gilt das Wälzlager als ein wesentlicher Schlüssel zu mehr Energieeffizienz.

Unter ihren Marken INA und FAG stellt die Schaeffler Gruppe Industrie auf der diesjährigen Hannover Messe (Halle 25/Stand C 17) zahlreiche Innovationen und Produktverbesserungen rund um das Wälzlager vor, die unmittelbar oder über entsprechende Anwendungen zu mehr Energieeffizienz in der Antriebstechnik beitragen.

Dr. Arbogast Grunau, Leiter Produktentwicklung und Mitglied der Geschäftsleitung der Schaeffler Gruppe Industrie, stellte auf der Vorab-Presekonferenz der Hannover Messe in Frankfurt die Produktneuheiten vor und erläuterte ihren Beitrag zu mehr Energieeffizienz: Highlights sind das FAG Rillenkugellager der Generation C, die neue Wälzlagerbauart „Kugelrollenlager“, der Wälzlagerwerkstoff Cronitect sowie ein umfassendes Serviceprogramm zur Steigerung von Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Lagern und Anwendungen. „Das Wälzlager als universelles und am meisten eingesetztes Maschinenelement erweist sich als einer der Schlüssel zur Energieeinsparung. Ob im Automobil oder im Industriebereich – überall lassen sich durch mehr Effizienz große Energieeinsparpotenziale mit optimierten Lagerungen heben, hinter denen entsprechendes Entwicklungs- und Fertigungs-Know-how der Schaeffler Gruppe steckt.“, so Dr. Grunau.

35 Prozent weniger Reibung: FAG Rillenkugellager der Generation C

Die Optimierung der Reibverhältnisse im Lager führt unmittelbar zu mehr Energieeffizienz. Aktuelles Beispiel: Das neu entwickelte FAG-Rillenkugellager der Generation C. Die verbesserte Schmiegung der Wälzkörper an den Ringen und weitere Optimierungen führen zu 35 Prozent weniger Reibung im Vergleich zur Vorgänger-Generation. Zu den weiteren Verbesserungen zählen leistungsfähigere Dichtungen sowie ein genieteter Stahlkäfig. In Summe erhöhen die Designänderungen den Wirkungsgrad und ermöglichen höhere Drehzahlen. Gleichzeitig verringert sich die Geräuschentwicklung um 50 Prozent. Gebrauchsdauer und Leistung steigen signifikant bei gleichzeitig deutlich reduziertem Energieverbrauch.

Das Rillenkugellager ist die weltweit am meisten eingesetzte Wälzlagerbauart. Jährliche Stückzahlen von mehreren Milliarden zeigen das enorme Potenzial für die Energieeinsparung, das sich aus den konstruktiven Maßnahmen der Schaeffler Gruppe Industrie ergibt.

Downsizing: Kugelrollenlager

Neben direkten konstruktiven Verbesserungen des Wälzlagers für weniger Reibung erhöhen auch Maßnahmen zur Leistungsverdichtung die Energieeffizienz zahlreicher Anwendungen. Innovative Wälzlager leisten hier einen wesentlichen Beitrag zum so genannten Downsizing, das den Gesamtenergieaufwand reduziert, indem Leistungsverdichtung genutzt wird. Das neuentwickelte Kugelrollenlager der Schaeffler Gruppe Industrie bietet dafür bisher unerreichte Potenziale. Diese neue Wälzlagerbauart beruht auf einem neuartigen Wälzkörper ebenso wie auf neuen Montagemethoden. Vom herkömmlichen Wälzkörper „Kugel“ werden alle nicht belasteten Bereiche entfernt, das heißt, es werden je 15 Prozent des Kugeldurchmessers abgeschnitten. So entsteht eine beidseitig abgeflachte Kugel, die so genannte Kugelrolle, die um 30 Prozent schmaler ist als eine Kugel. Wertvoller Bauraum kann so eingespart werden. Die besonders „schlanke“ Form der Kugelrolle und speziell entwickelte Montageverfahren ermöglichen es darüber hinaus, den Füllgrad der Lager, also die Befüllung mit Wälzkörpern, bis ca. 90 Prozent zu steigern. Mehr Wälzkörper im gleichen Bauraum bedeutet eine deutlich höhere Tragzahl und eine entsprechend höhere Lebensdauer. Dies eröffnet neue Chancen zum Downsizing von Produkten und Aggregaten. Das Prinzip: kleiner, leichter und leistungsfähiger.

Ein Beispiel: Ein Standard-Kugellager 6207 nach DIN 625 erreicht mit neun Wälzkörpern einen Füllgrad von ca. 60 Prozent. Im gleichen Bauraum enthält das Kugelrollenlager der Bauart BXRE207 14 Wälzkörper. Der Füllgrad beträgt ca. 90 Prozent, die Lebensdauer steigt auf das 2,4-fache. BXRE-Lager ermöglichen somit insbesondere das Downsizing von Produkten und Aggregaten. Sie nehmen weniger radialen Bauraum in Anspruch bei gleichem Wellendurchmesser und gleicher Tragzahl. Typische Anwendungsbeispiele sind Elektromotoren, Waschmaschinen, Kettensägen oder Industriegetriebe.

Anwendungen: Cronitect® ermöglicht extreme Einsatzbedingungen

Innovative Wälzlager leisten einen wesentlichen Beitrag zur effizienten Nutzung alternativer Energien. Die Schaeffler Gruppe Industrie hat Lösungen für Anwendungen entwickelt, in denen die Lager zum Beispiel durch Medien wie Wasser, Dampf, Flüssiggas oder Kältemittel geschmiert werden bzw. sogar ohne Schmierung, also im Trockenlauf, problemlos betrieben werden können – ohne Abdichtung.

Um das zu ermöglichen, müssen Lagergeometrie und Werkstoffe auf derartige Anforderungen abgestimmt sein. Die Schaeffler Gruppe hat dafür den neuen Werkstoff Cronitect® entwickelt – ein martensitisch härtbarer Stahl, der durch seine chemische Zusammensetzung in Kombination mit einem neuen thermochemischen Randschichtbehandlungsverfahren eine sehr hohe Härte bei höchster Korrosionsbeständigkeit erlangt. Cronitect® besteht beispielsweise den Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 SS selbst nach 600 Stunden problemlos – damit ist die Korrosionsbeständigkeit um ein Vielfaches besser als bei handelsüblichen NIRO-Wälzlagerstählen.

Ein Beispiel: Gerade um Erdgas besser lagern und transportieren zu können, muss es bei extremen Minusgraden verflüssigt werden. Dafür sind komplexe Aggregate erforderlich. Pumpen beispielsweise, die für die Förderung von LNG (Liquefied Natural Gas) eingesetzt werden, können häufig nur dann problemlos laufen, wenn die Medien, die gefördert werden, auch gleichzeitig die Schmierung der Wälzlager übernehmen. Neben modernen Werkstoffen bietet die Schaeffler Gruppe auch einen umfassenden Baukasten an kunden- und anwendungsorientierten Beschichtungen für Wälzlager und Bauteile, zum Korrosions- und Verschleißschutz, zur Isolation gegen Stromdurchgang und zur Reibungsreduzierung. Das eigene Oberflächentechnikum betreibt Grundlagen- und Anwendungsentwicklung ebenso wie Muster- und Kleinserienbeschichtung und ermöglicht so den schnellen Übergang in die Großserienproduktion.

Smart Performance Program: Optimale Anlagennutzung spart Energie

Die bestmögliche Verfügbarkeit komplexer Anlage spart nicht nur Kosten, sondern trägt ebenfalls zur Steigerung der Energieeffizienz bei, da zum Beispiel weniger Parallelanlagen betrieben werden müssen. Hier zählen Qualität, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Maschinen und ihrer Elemente ebenso wie ihre optimale Zustandsüberwachung und Instandhaltung. Mit dem Smart Performance Program bietet die Schaeffler Gruppe Industrie gemeinsam mit der Servicetochter FAG Industrial Services (F'IS) ein umfassendes und innovatives Produkt- und Serviceportfolio rund ums Wälzlager. Es werden Wälzlager- und Servicelösungen aufgezeigt, die den gesamten Lebenszyklus von Maschinen und Anlagen im Blick haben. Ganz im Sinne von Total Cost of Ownership (TCO) drücken sich diese spürbar in längeren Laufzeiten und verkürzten Stillstandzeiten aus.

Die Schaeffler Gruppe zählt mit rund 66.000 Mitarbeitern an weltweit mehr als 180 Standorten und einem Gruppenumsatz von 8,9 Mrd. Euro (GJ 2007) zu den weltweit führenden Wälzlagerherstellern und Automobilzulieferern. Zum Unternehmensverbund gehören die Schaeffler KG, Hauptsitz Herzogenaurach, mit den Marken INA und FAG sowie die LuK-Gruppe, Stammhaus Bühl/Baden. Die Sparte Industrie liefert über eine weltweit marktnahe Organisation und Anwendungsberatung Lagerlösungen für rund 60 verschiedene Industriebereiche.

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