Erhöhung des Wirkungsgrads von Getrieben durch den Einsatz generativ gefertigter, konturnah gekühlter Zahnräder

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Gunther Reinhart
• Subject Area: Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2011 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 200505896

In Getrieben und Verzahnungen wird ein Großteil der Verlustleistung durch übermäßigen Schmier-stoffeinsatz verursacht, da dieser zu großen Teilen zum Kühlen der Zahnräder verwendet wird. Durch die Ausnutzung der hohen Gestaltungsfreiheit generativer Fertigungsverfahren lassen sich Zahnradgrundkörper mit innenliegenden, konturnah platzierten Kühlkanälen herstellen (siehe Abbildung 1). Dadurch lässt sich die Menge des benötigten Schmiermittels im Getriebe reduzieren und folglich deren Wirkungsgrad steigern, was zu einem nachhaltigen Betrieb der Getriebe führt. Aus diesem Grund soll im Rahmen des Forschungsvorhabens die Möglichkeit der konturnahen Zahnradkühlung und Schmierstoffzufuhr untersucht werden. Hierzu wird zum einen die Prozesskette der Grundkörperherstellung betrachtet. Diese beinhaltet den generativen Aufbauprozess selbst, als auch die Nachbearbeitung um ein möglichst optimales Strömungsverhalten in den Kühl- und Schmierstoffkanälen zu erhalten. Zum anderen werden die Platzierung und der Verlauf der Kanäle untersucht, um sowohl eine möglichst gute Wärmeabfuhr aus dem Zahnrad zu erreichen, als auch die mechanische Festigkeit des Zahnrads – trotz Strukturschwächung durch die Kühlkanäle – zu gewährleisten. Abgeschlossen wird das Vorhaben durch eine Betrachtung des wirtschaftlichen und technischen Potenzials konturnah gekühlter Zahnkörper mit innenliegender Schmierstoffzufuhr.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1551: Resource Efficient Constructional Elements