Erfindung am Technologie Campus Parsberg-Lupburg: Das steckt hinter der „Öligen Schönheit“
Eigentlich war die „Ölige Schönheit“ – so nennen die Wissenschaftler am Technologie Campus Parsberg-Lupburg ihre Erfindung – nur noch ein abgehalfterter Oldtimer. Doch dann hat Benjamin Fluhrer die 40 Jahre alte Fräsmaschine umgebaut und Erstaunliches erreicht. Er sieht gigantisches Potenzial in dieser Innovation.
Rückblende: Am Anfang stand ein visionärer Wunsch der Ottmar Buchberger GmbH aus Tuchenbach, einem kleinen Ort bei Herzogenaurach in Mittelfranken. „Wir wollen Stahlringe für den Turbinenbau mit mehreren Metern Durchmesser ausdrucken“, sagte Geschäftsführer Michael Buchberger, als er über den neben dem Campus tätigen Bauingenieur Reinhard Regenfuss mit Professor Anton Schmailzl, seines Zeichens Schweißfachingenieur, in Kontakt trat.
Angetrieben wurde Buchberger von den Folgen der Corona-Krise. Denn bisher muss das Metallbearbeitungsunternehmen, das unter anderem Bauteile für Gasdruckturbinen der Siemens AG fertigt, diese mehrere Tonnen schwere Metallringe in China bestellen, wo sie auf konventionellen Weg hergestellt werden: Erst wird ein Metallblock gegossen, dann bei hoher Temperatur geschmiedet.
Bisher lange Lieferzeiten
Die Lieferzeit für so einen Rohling beträgt mehr als ein Jahr. Die Corona-Krise sorgte für Engpässe, die steigenden Energiekosten für einen Preisanstieg. Zudem gibt es in Deutschland nur noch sehr wenige Unternehmen, die solche Metallrohlinge fertigen, was erschwert, auf andere Lieferanten auszuweichen. Doch obwohl Schmailzl den Wunsch nach einer alternativen Fertigungsmethode verstand, hielt er ihn anfangs für unrealistisch. „Der Gedanke war so weit weg von dem, was bisher in der additiven Fertigung von Metallbauteilen gemacht wird, dass ich im ersten Moment überlegt habe, ihm abzusagen“, gibt er zu.
Gleichzeitig entspricht das Ansinnen genau der Vorstellung, die Schmailzl von der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie hat. „Die müssen zu uns kommen und sagen, wir sollen für sie die eierlegende Wollmilchsau erfinden“, sagt er. Deswegen nimmt er mit seinem Team die Herausforderung an, ein 200 000 Euro teueres Bauteil zu drucken und bewirbt sich 2022 um Forschungsgelder.
„Wir sind damals als eines von neun Projekten deutschlandweit ausgewählt worden und haben rund 795 000 Euro und somit fast die Hälfte des gesamten Fördertopfes erhalten.“ Insgesamt investieren die Projektpartner 1,1 Millionen Euro in das Vorhaben.
Der Durchbruch gelingt laut Schmailzl, weil Fluhrer den Mut hatte „zwei Dinge zu kombinieren, die eigentlich nicht zusammengehören“. Denn Fluhrer ersetzt den Fräskopf der Öligen Schönheit durch einen Schweißkopf und ergänzt den Frästisch durch eine eigens dafür entwickelte Bauteilkühlung. Unterstützt wird er dabei von Zerspanungsmechaniker Nico Feuerer und Max Mederer, Werkzeugmechaniker in Ausbildung.
Fluhrer: „Der erste Schritt zur Lösung des Problems war der Gedanke, dass wir etwas brauchen, das in der Lage ist, Metall aufzuschmelzen.“ Die Wissenschaftler entscheiden sich deshalb mit dem Unterpulverschweißen für eine Technik, die beispielsweise dafür verwendet wird, die 30 bis 40 Zentimeter dicken Wände eines Schiffsrumpfs zu verschweißen. Nur, dass sie auf das Blech verzichten und einfach Schweißraupe über Schweißraupe legen.
Schmailzl: „Das sogenannte Unterpulverschweißen ist die Königin der Abschmelzleistung. So entsteht ein Bauteil wie aus einem Guss, ohne Poren, Risse oder innere Fehlstellen.“ Und das alles gelingt laut Schmailzl in einer atemberaubenden Geschwindigkeit.
Tonne Metall in 100 Stunden
„Mit einem Schweißkopf können rund zehn Kilogramm pro Stunde gedruckt werden. Je nach Geometrie können insbesondere bei großen Bauteilen mehrere Schweißköpfe montiert werden, so dass sich die Druckgeschwindigkeit multipliziert“, berichtet Schmailzl.
Die Ölige Schönheit könne also ein Bauteil mit einer Tonne Gewicht in 100 Stunden herstellen. Das Potenzial dieser Innovation sei gigantisch, berichtet Fluhrer: „Das Verfahren könnte in Zukunft den Guss- und Schmiedeprozess bei der Herstellung von Stahlrohlingen mit großen Stückgewichten ersetzen.“ Denn es habe nicht nur zeitliche, sondern auch wirtschaftliche Vorteile, weil Transportkosten sowie Energie- und Rohstoffverbrauch reduziert werden.
Bleibt nur noch die Frage, wie die Ölige Schönheit zu ihrem Namen kam? „Sie hatte am Anfang ein paar Inkontinenzprobleme und hat viel Öl verloren. Aber auch dafür haben wir eine Lösung gefunden“, sagen Schmailzl und Fluhrer.
Gut zu wissen
Förderung: Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das Projekt mit rund 795 000 Euro.
Projektpartner: Neben dem Technologie Campus Parsberg-Lupburg arbeiten die Ottmar Buchberger GmbH und die Fit AG (seit 1. Juni 2024) an dem Forschungsprojekt.