Verzahnung: Wie Liebherr die Fertigung von E-Bikes unterstützt

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E-Bikes erfreuen sich großer Beliebtheit. In ihren Antrieben sorgt feinste Zahnradtechnik für einen kraftvollen Anzug. Wie sich diese Zahnräder fertigen lassen.

E-Bikes erfreuen sich großer Beliebtheit. In ihren Antrieben sorgt feinste Zahnradtechnik für einen kraftvollen Anzug. Wie sich die Verzahnung fertigen lässt.

E-Bikes sind längst in unserem Alltag angekommen. Zuletzt standen sie auf der internationalen Eurobike-Messe in Friedrichshafen im Mittelpunkt. Ein Ende des Booms ist nicht in Sicht. Dabei sorgen kraftvolle und zugleich kompakte Antriebe für Fahrgenuss – eine technische Herausforderung, für die extrem hochwertige Zahnräder benötigt werden.

Aber was hat das mit Liebherr zu tun? Mit ihren Wälzfräsen und Wälzschleifmaschinen trägt die Liebherr-Verzahntechnik GmbH aus Kempten dazu bei, dass Zahnradhersteller in aller Welt diese Komponenten in hohen Stückzahlen und bester Qualität liefern können. „Bei E-Motive-Antrieben ist ein geräuschloser und sauberer Getrieblauf besonders wichtig. Deshalb müssen die verbauten Zahnräder besonders hochwertig sein“, erläutert Norbert Ambros, Maschinenbaumeister der Liebherr-Verzahntechnik GmbH.

Das moderne E-Bike: Feinste Verzahnung gefragt

E-Bikes gehören zur Gattung der Mofas, da sie auf Wunsch auch ohne Pedalunterstützung benutzt werden können. Sie bedürfen deshalb eines Versicherungskennzeichens und sind ab 6 km/h zulassungspflichtig. Die Motorleistung ist dabei auf 500 Watt beschränkt. Sobald die Pedale eingesetzt werden, ermittelt die integrierte Systemsteuerung kontinuierlich das Drehmoment, die Geschwindigkeit und die Trittfrequenz. Daraus errechnet das Motormanagement die erforderliche Tretunterstützung, die der Elektromotor zusätzlich hinzugibt, um den Fahrer zu entlasten. Der Elektromotor unterstützt folglich die Kraftübertragung, die vollkommen leise und harmonisch abläuft. Hierfür bedarf es hoch präziser Zahnradmechanik auf kleinstem Raum.

Bei der Produktion der Zahnradmechanik kommen innovative Fräs- und Schleifmaschinen zum Einsatz. Diese arbeiten mit extremster Genauigkeit im µ-Bereich, dem Mikrometerbereich. 1 µ sind umgerechnet 0,001 Millimeter, was in etwa einem Fünfzigstel der Dicke eines menschlichen Haars (rund 0,05 Millimeter) entspricht. Dies ermöglicht sehr hohe Oberflächengüten, maximale Genauigkeit, gute Rundlaufeigenschaften sowie perfekte Zahnflankengeometrien. Nur so kann sicher gestellt werden, dass die Zahnräder am Ende speziell auf die Eigenfrequenzen des Fahrrad-Antriebsstranges angepasst werden können und die Antriebsstrangschwingungen optimal dämpfen.

Verzahnung auf Liebherr-Maschinen

Die Liebherr-Verzahntechnik GmbH in Kempten liefert eben die Schleifmaschinen, die notwendig sind, um diese technischen Herausforderungen zu meistern. Die Maschinen spielen eine maßgebliche Rolle in der Komponentenfertigung für Autos, Flugzeuge oder Schienenfahrzeuge sowie in der Getriebeherstellung für verschiedenste Industriezweige. Bislang wurden sie hauptsächlich an Automobilkonzerne, Lohnverzahnungsbetriebe, den Nutzfahrzeugbereich und an die Luftfahrtindustrie ausgeliefert. Nicht zuletzt profitiert Liebherr dabei auch von gruppeninternen Synergieeffekten durch die enge Zusammenarbeit mit der Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH, die solche Maschinen für die Fertigung von Flugzeugkomponenten einsetzt. Für die Liebherr-Verzahntechnik GmbH bietet die E-Mobilität laut Dr. Andreas Mehr, Technologe bei der Liebherr-Verzahntechnik GmbH, nun noch weiteres Potenzial: „Mit der Umstellung auf E-Antriebe werden zwar künftig voraussichtlich weniger Zahnräder und damit geringere Stückzahlen benötigt. Gleichzeitig erfordern E-Antriebe von der Bearbeitung aber mikroskopische Präzision und höchste Güte – und genau hierin liegt unsere Stärke. Unter hoher Belastung entscheidet die Mikrogeometrie über das perfekte Ineinandergreifen der Zanhräder. Damit fährt auch in vielen E-Bikes ein kleines Stückchen Liebherr mit.“

Liebherr und die Mobilität der Zukunft - nicht nur Maschinen für die Verzahnung

Im Jahr 2014 wurden weltweit bereits 31,7 Millionen Pedelecs (Lediglich Tretunterstützung; Motorenleistung max. 250 Watt; Höchstgeschwindigkeit 25 km/h) und E-Bikes verkauft, für 2023 prognostoziert die Branche einen Absatz von 40,3 Millionen Stück – Tendenz steigend. Allein in Deutschland wurden im Jahr 2018 fast eine Million E-Bikes verkauft (Quelle: Electric Bicycles Report).

Der Aufwärtstrend der Elektromobilität wird auch für andere Produkte erwartet – wie Schienenfahrzeuge oder das Flugzeug. Das elektrische Fliegen könnte beispielsweise ein signifikanter Technologiewandel sein. Erste Versuchsmodelle, die komplett elektrisch fliegen, sind schon abgehoben. Für solche schadstofffreien Flugzeuge sind die heutigen Batterien aber bei weitem noch nicht stark genug. Ein erster Schritt in Richtung des elektrisch angetriebenen Flugzeugs ist das Forschungsprojekt „More Electirc Aircraft“: Im Rahmen der EU-Technologie-Initiative „Clean Sky 2 / Horizon 2020“ forscht Liebherr an elektrischen Varianten von Flugsteuerungen, Betätigungs-, Fahrwerks- und Luftmanagementsystemen, die das Fliegen in Zukunft effizienter und umweltverträglicher gestalten sollen. Aber nicht nur im Verkehrssektor spielt E-Moblilität eine maßgebliche Rolle. Auch für die Bauindustrie bietet Liebherr bereits verschiedene Baumaschinenmodelle mit elektrischen Antrieben und forscht an alternativen Antriebskonzepten für die Zukunft.

Was Liebherr alles macht: Die Firmengruppe

Die Firmengruppe Liebherr umfasst über 130 Gesellschaften auf allen Kontinenten und beschäftigt mehr als 46.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Im Jahr 2018 erwirtschaftete Liebherr einen konsolidierten Gesamtumsatz von über 10,5 Milliarden Euro. Als weltweit aufgestelltes, familiengeführtes Technologieunternehmen zählt die Firmengruppe nicht nur zu den größten Baumaschinenherstellern der Welt, sondern ist auch auf vielen anderen Gebieten als Anbieter technisch anspruchsvoller, nutzenorientierter Produkte und Dienstleistungen anerkannt. Liebherr wurde 1949 im süddeutschen Kirchdorf an der Iller gegründet.

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