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Hitze und Ölbad machen Schrauben hart und zäh

Verbindungstechnik bei Kamax Hitze und Ölbad machen Schrauben hart und zäh

In nahezu jedem Auto sind Schrauben von 
Kamax zu finden: Das 
Unternehmen hat sich auf das Herstellen hochfester 
Verbindungselemente für die Automobilindustrie spezialisiert.

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Bei Kamax hergestellte Schrauben halten eine Zugkraft von bis zu 160 Kilogramm pro Quadratmillimeter aus.

Quelle: Andreas Schmidt

Homberg. Seit mehr als 60 Jahren fertigt Kamax bereits Schrauben, hat Produktionsstätten weltweit und beschäftigt 3400 Menschen.

Doch mit den Schrauben, die man im Baumarkt kaufen kann, haben die Verbindungselemente, die weltweit von Kamax hergestellt werden, nichts zu tun: „Wir fertigen für Kunden der Automobilindustrie“, erläutert Dr. Markus Schiffmann, Managing Director der Operations Deutschland.

In den Fahrzeugen kommen die Schrauben sowohl im und am Motor oder den Antriebssträngen vor ebenso, wie an Bremsen, den Sicherheitsgurten oder „überall dort, wo nicht geklebt oder geschweißt wird“, wie Schiffmann sagt.

Dass im Automobilbau aber immer mehr geklebt oder geschweißt wird, macht ihm keine Sorgen. „Da, wo wir hochfeste Verbindungen herstellen müssen – in den Motoren und Antriebssträngen – ist kein Trend sichtbar, der das Verschrauben ersetzen könne“, so der Ingenieur.

In nahezu jedem Auto sind Schrauben von 
Kamax zu finden: Das 
Unternehmen hat sich auf das Herstellen hochfester 
Verbindungselemente für die Automobilindustrie spezialisiert.

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200 Tonnen Stahl verarbeiten die 850 Mitarbeiter in Homberg jeden Tag zu bis zu 4 Millionen Schrauben – „unsere Fabrik ist eine der größten weltweit“, sagt Schiffmann. Und setzt dabei auf eine große Entwicklungs- und Konstruktionsabteilung, um Innovationen voranzutreiben.

„Schrauben müssen einen immer kleineren Durchmesser haben und dabei immer mehr aushalten“, verdeutlicht er. Vor allem bei kleinen, leistungsstarken Motoren stehe nur sehr wenig Raum zur Verfügung. „Dennoch müssen kleine Schrauben sehr hohe Kräfte aushalten – und diese Innovationen treiben wir voran.“

Zudem ließe sich durch die Verwendung kleinerer und leichterer Schrauben zwischen einem und fünf Kilo Gewicht je Auto sparen – das trage auch zu einer Reduzierung von CO2-Emissionen bei.

Grundstoff für die Verbindungselemente ist Stahldraht in unterschiedlichen Durchmessern und Vorbehandlungen auf Rollen, den „Coils“. Rund 4000 Tonnen Stahl hat Kamax ständig auf Lager, „der reicht für 10 bis 14 Tage“, sagt Schiffmann. Produziert wird im Unternehmen in drei Schichten rund um die Uhr – in manchen Bereichen sogar an sieben Tagen in der Woche.

Bevor der Stahl verwendet werden kann, wird er gereinigt, phosphatiert und mit einem Polymer beschichtet – quasi einer „Seife“, um die Reibung zwischen Stahl und Werkzeug zu senken. Danach wird er „kalibriert“, also auf den richtigen Durchmesser gebracht.

Wärmebehandlung verdoppelt Belastbarkeit

Im Anschluss wird der Draht zunächst begradigt und dann mit hochspezialisierten Werkzeugen in die benötigte Form gebracht. „Wir zerspanen den Stahl jedoch nicht, das Gewinde wird nicht gefräst“, erläutert Schiffmann. Vielmehr würde der Rohstoff unter hohem Druck umgeformt. Der Vorteil liegt auf der Hand: „Es gibt keine Späne, die Schrott wären – so sparen wir Metall ein.“

Bei der Verformung hat die Schraube noch eine Festigkeit von 600 bis 800 Megapascal pro Quadratmillimeter, „das entspricht einer guten Baumarktschraube“, sagt Schiffmann. Durch eine spätere Wärmebehandlung steigt die Festigkeit auf 1600 Megapascal pro Quadratmillimeter und ist dann für hochfeste Verbindungen geeignet. „Eine solche Schraube hält also 160 Kilogramm Zugbelastung je Quadratmillimeter aus“, verdeutlicht der Ingenieur.

In bis zu sieben Schritten wird aus dem Draht eine Schraube: Er wird abgelängt, mehrfach gestaucht, dann werden Kopf und Flansch geformt – und zum Schluss wird das Gewinde mit Druck aufgebracht. Pro Maschine entstehen so zwischen 120 und 150 Schrauben in der Minute.

Danach wird es heiß: Die Schrauben wandern per Fließband in einen von elf Durchlauf-Öfen. Dort werden sie auf 900 Grad erhitzt. Danach werden sie auf 80 Grad im Ölbad abgeschreckt – nun sind die Schrauben gehärtet, aber spröde. In einer zweiten Wärmebehandlung wird die Temperatur wieder auf 500 Grad erhöht – „so nehmen wir das Spröde raus und die Schraube hat die Zähigkeit, die wir brauchen“, erläutert Schiffmann. Es folgen das Waschen und Reinigen sowie – je nach Kundenwunsch – die Beschichtung. Im Anschluss gehen die Schrauben in die Qualitätskontrolle und danach in den Versand.

Neuentwicklung verlängert Haltbarkeit der Werkzeuge

Entscheidend für den Herstellungsprozess sind vor allem die Werkzeuge. Und in diesem Segment plant Kamax nun Revolutionäres: Ein modulares Werkzeugsystem, das blitzschnell nach Kundenanforderungen produziert werden kann.

„In der Regel dauert alleine der Werkzeugbau sechs bis acht Wochen“, erläutert Hilmar Gensert, Geschäftsführer von Kamax Tools & Equipment. Das neue System soll diese Fertigungszeit radikal verkürzen – „sechs Tage sind das Ziel“, so Gensert. So könne man auf Kundenanforderungen wesentlich schneller reagieren, zudem würden die Kosten deutlich reduziert.

Und noch ein weiterer Effekt käme hinzu: Die Standzeiten – also die Haltbarkeit der Werkzeuge – würden durch das neue System um das Dreifache erhöht. Prototypen seien derzeit bereits in einer Testphase, das System könne bereits in Kürze in Betrieb gehen.

Parallel arbeitet das Team rund um Dr. Knut Westphal in der Forschung und Entwicklung an den „Produkten der Zukunft“, wie er sagt. So stehe neben der Gewichtsreduzierung auch die Elektromobilität im Vordergrund. Außerdem verstehe sich Kamax als Problemlöser für die Kunden: „Wenn dort Schwierigkeiten in Bezug auf die Verbindungstechnik auftreten, kann Kamax mit Know-how und langjähriger Erfahrung eine Lösung finden“, so Westphal.

von Andreas Schmidt

 
 
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