Wie machen wir... Kurbelgehäuse?
Veröffentlicht am 29 März 2013 von Katrin Beck, Bilder von Robert Hack
Das Kurbelgehäuse ist das Skelett des Motors und muss große Kräfte aushalten. Dafür wird es auf den hundertstel Millimeter genau gefertigt.
Das Kurbelgehäuse ist das Skelett des Motors – es nimmt die Zylinder auf, zahlreiche Schlauche und Leitungen wandern durch das Bauteil und unzählige schwere Motorkomponenten sind an ihm festgemacht. Es tragt aber nicht nur die anderen Bauteile, es muss zusätzlich immense Kräfte durch die Verbrennung und die Kolbenbewegung aushalten. Hinzu kommt über 100 Grad Celsius heißes Öl, das durch das Kurbelgehäuse fließt. Extreme Drucke und Temperaturen sind ein Grund, warum bei der Fertigung viel Präzision nötig ist, damit ein Kurbelgehäuse die Belastungen aushalten kann. Genauso wichtig sind wenige hundertstel Millimeter Toleranzen. Die Fertigung erfordert viel Know-how und Erfahrung. Wie also entsteht so ein Kurbelgehäuse?
2,4 Tonnen wiegt ein 20-Zylinder-Kurbelgehause der Baureihe 4000 im Rohzustand, wenn es von der Gießerei angeliefert wird. Ein Laie könnte denken, dass das Kurbelgehäuse schon einsatzbereit für die Montage ist. Schließlich hat es bereits Aussparungen für die Zylinder. In der Montage würde er dann aber schnell feststellen, dass zugehörige Anbauteile nicht passen. Die Kurbelwelle würde schleifen, Schrauben nicht greifen. Vier Fertigungsphasen und vier bis fünf Tage Arbeit liegen zwischen dem anthrazit-grauen Rohteil und dem silbrig glänzenden, montagefertigen Kurbelgehäuse.
Fraser tragen die Haut ab
In dieser Zeit wandert das Kurbelgehäuse durch drei Bearbeitungszentren. Auf einem flexiblem Unterbau – Palette genannt – gespannt fahren die Kurbelgehäuse in das jeweilige Bearbeitungszentrum. Die sehen aus wie große weise Kasten, die eher an eine Garage oder einen Container erinnern. Doch es sind computergesteuerte High-Tech-Gerate. Seitlich im Bearbeitungsraum der Maschine ist die Universalspindeleinheit. Sie führt das Werkzeug über das Bauteil. Je nach Bearbeitungsschritt sucht sich die Einheit selbstständig die richtigen Fraser oder den passenden Bohrer. Damit geht es den Kurbelgehäusen in sieben verschiedenen Spannungen an die Haut: Unter dem Regen von Kühlwasser und Schmiermitteln heben Werkzeuge Spane ab und trimmen Bohrungen auf den richtigen Durchmesser. Um überall hinzukommen, werden die Kurbelgehäuse in verschiedenen Positionen auf die Paletten gespannt. „Diese Vorrichtungen sorgen dafür, dass die Rohteile auch wenn sie um 45 oder 90 Grad gedreht sind, nicht umkippen“, erklärt Christoph Speck, der die Fertigung von Kurbelgehäusen der Baureihe 4000 plant. Bis zu vier Stunden können die Fraser und Bohrer in einem einzigen Bearbeitungszentrum benötigen, bis große Flächen bearbeitet sind. Insgesamt nehmen sie 300 kg Spane ab. Dabei ist Präzision wichtig: Die Toleranzen für die Gehäuse betragen beim Kurbelwellen- und Nockenwellenlager von Lager zu Lager nur 0,02 Millimeter Abweichung der Achsenlage.
Handarbeit zur Endabnahme
So vielseitig die Bearbeitungszentren sind, alles können sie nicht erledigen, um das Kurbelgehäuse montagefertig zu machen. Immer wieder müssen Mitarbeiter zwischen den einzelnen Spannungen Hand anlegen und montieren beispielsweise Lagerdeckel. „Viele Arbeiten erledigen die Maschinen automatisch, doch es steht immer ein geschulter Mitarbeiter dabei, der im Problemfall eingreifen kann“, so Speck. Erfahrung ist auch beim Entgraten nötig: Per Hand mit kleinen Fräsern entfernen Mitarbeiter Unebenheiten an den bearbeiteten Kanten. „Das Entgraten kann bis zu drei Stunden dauern“, erzählt Speck. Flachen zum Entgraten im Kurbelgehäuse, die man von außen nicht sieht, untersuchen die Mitarbeiter mit einem Endoskop. In einem anschließenden Waschgang werden Schmutz und Spane beseitigt. Mit Hilfe einer Messmaschine nehmen die Mitarbeiter die Kurbelgehäuse technisch ab. Die Maschine misst alle funktionskritischen Merkmale und ob die bearbeiteten Flachen innerhalb der Toleranzen liegen. Hinzu kommt eine ausführliche Sichtkontrolle: Mitarbeiter nehmen jedes Kurbelgehäuse genau unter die Lupe, suchen nach Spanen oder anderen Ruckstanden. Vor dem Verpacken erhalten die Kurbelgehäuse noch Verschlussstopfen für die Öl- und Wasserkanale. Korrosionsgeschützt verpackt werden die Kurbelgehäuse für wenige Stunden gepuffert, bis sie in der Montage zu einem vollständigen Motor der Baureihe 4000 verbaut werden.
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