Zahnräder unterliegen hinsichtlich ihrer Auslegung in Bezug auf Tragfähigkeit und Laufverhalten hohen Ansprüchen und stehen daher im besonderen Fokus des Konstruktionsprozesses von Antriebssträngen. Gültige Berechnungsverfahren des allgemeinen Maschinenbaus sind nur bedingt für die Anwendung in der Zahnradtechnik geeignet, weshalb sich für die Handhabung dieser Baugruppe eigenständige Berechnungsstandards etabliert haben. Zudem unterliegt die Herstellung eines Zahnrades aufgrund der spezifischen geometrischen Gestaltung einer vergleichsweise aufwendigen, gekoppelten Maschinenkinematik.

Voraussetzung für die gezielte Erzeugung und Optimierung von funktionalen Oberflächen ist die Kenntnis des Zusammenhangs zwischen Fertigungstechnologien, den erzielbaren Oberflächen- und Randzoneneigenschaften sowie dem Funktionserfüllungsgrad im Produkteinsatz. Liegen diese Kenntnisse vor, so können ausgehend vom gewünschten Einsatzverhalten die erforderlichen Oberflächeneigenschaften abgeleitet und in einem nächsten Schritt eine Prozesskette gestaltet werden, die diese Eigenschaften gezielt erzeugt. In der industriellen Praxis ist die Kenntnis dieser Zusammenhänge meist nicht oder nur unvollständig vorhanden, weswegen eine funktionsorientierte Prozessauslegung häufig unterbleibt. Daher erfolgte im Verbundprojekt PlanPP, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde, die Entwicklung einer Methodik zur Identifizierung von funktionsrelevanten Oberflächen- und Randzoneneigenschaften in der Hartfeinbearbeitung. Dieser Abschlussbericht bietet eine detaillierte Darstellung der Projektergebnisse. Die durch das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen entwickelte Methodik wird einerseits allgemeingültig erläutert, andererseits erfolgt die Anwendung der Methodik zur Untersuchung zweier Bauteilfunktionen. Mit dem Verbundprojektpartner CEROBEAR GmbH wurde der Einfluss der Prozesskette auf die Wälzfestigkeit von Lagerringen ermittelt. Das Hartglattwalzen von einsatzgehärteten, rotationssymmetrischen Bauteilen zur Steigerung der Umlaufbiegefestigkeit stand für die ECOROLL AG Werkzeugtechnik im Vordergrund. Die Auswertung der Zusammenhänge zwischen Oberflächen- und Randzoneneigenschaften sowie dem Funktionserfüllungsgrad erfolgte auf Basis von Messungen durch die Mahr GmbH und die Stresstech GmbH. Die Grindaix GmbH bildete die im Verbundprojekt entwickelte Methodik im Softwaretool „Technologienavigator“ ab.

Die Wertschöpfung eines Hochlohnlandes wie Deutschland ist im globalen Wettbewerb aktuellen Herausforderung ausgesetzt: dem Trend zur Individualität der Leistung, der Miniaturisierung und Mechatronisierung des Produktes sowie der Forderung nach permanenter Kostenreduktion. Die Auslegung eines Produktionssystems befi ndet sich im stetigen Zielkonfl ikt zwischen den Dichotomien Economies of Scale und Economies of Scope sowie der Planungs- oder Wertorientierung. Diese beschreiben das sogenannte Polylemma der Produktionstechnik. Seine Aufl ösung kann nur durch einen integrativen Forschungsansatz geleistet werden. Dieser Aufgabe stellt sich das Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnologien für Hochlohnländer“, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Es ist ein Verbundprojekt der produktionstechnischen Institute der RWTH Aachen und verfolgt das erklärte Ziel, eine neue Theorie speziell für die produktionstechnischen Herausforderungen in Hochlohnländern zu entwickeln. Unter der Leitung des Werkzeugmaschinenlabors (WZL) der RWTH Aachen vereint dieses Vorhaben mehr als 18 Institute des Maschinenbaus in denen über 70 Wissenschaftler zusammenarbeiten. Dieser kollaborative Ansatz ermöglicht die Generierung und Nutzung von Wissen über Grenzen der eigenen Forschungsdisziplin hinweg und schafft somit die Basis für innovative Ansätze und Lösungen für die Praxis. Individualisierte Produktion, Virtualisierung sowie Hybridisierung von Produktionsprozessen und selbstoptimierende Produktionssysteme sind die Kernbestandteile des Lösungsansatzes des Exzellenzclusters. Das Werk richtet sich an Unternehmer und Wissenschaftler, die auf aktuelle Herausforderungen in Hochlohnländern reagieren und Produktionssysteme gestalten müssen.