eine kurze Bilanz - TU Dresden · Industrie bei DIN und ISO dieses beizu-behalten, z. B. (Ft = 2000 Mt/d). Es gibt aber Schlimmeres. In der Geschichte der Zahnradtechnik finden wir

Entwicklungen auf dem Gebiet der Maschinenelemente

(Rede auf dem Kolloquium Antriebstechnik am 25. Februar 2000; Beisheimsaal, TU Dresden) Seite 1

... Es unterliegt für mich keinem Zweifel, daß ein Nie-dergang unserer Leistungsfähigkeit in der Maschinenindu-strie - im weitesten Sinne - sich unmittelbar auf unsere ge-samte industrieelle Leistungsfähigkeit verhängnisvoll auswirkenmüßte. ...

E. Heidebroek in “Maschine und Arbeitslosigkeit”Z. VDI, Bd. 76, 22. Oktober 1932

Bild 1: Heidebroek, Maschine und Arbeitslosigkeit

ENTWICKLUNGEN AUF DEM GEBIET DERMASCHINENELEMENTE

- eine kurze Bilanz -

H. LINKE

(Rede auf dem Kolloquium Antriebstechnik am 25. Februar 2000; Beisheimsaal, TU Dresden)

Herr Prorektor, Frau Dr. Fronius, liebe ehemaligen Doktoranden, Mitarbeiter,Fachkollegen und Freunde, liebe Familie,

es gibt einige Anlässe, die uns besinnen lassen, und so stellte sich auch mir am heutigen - oder genauergesagt am gestrigen Tag - die Frage, was habe ich eigentlich die ganze Zeit getan? Ein Rückblick, auchauf die Zeit vor uns, und eine Bilanz waren nötig, nicht nur zur eigenen Besinnung und Einordnung,sondern auch zu überlegen, wie es weitergehen könnte. Damit ich nicht missverstanden werde, möchteich betonen: Damit soll natürlich nicht ausgedrückt sein „nur so weiter wie bisher“. Jede größerepersönliche Leistung verlangt einen eigenen Stil! Das ist nicht nur auf unserem nüchtern-bescheidenenGebiet so. Richard Wagner wäre bedeutungslos und es würde sich kaum jemand an ihn erinnern, wennsein Werk der Nachahmung und dem Kopieren, z. B. Mozarts, gegolten hätte.

Eine Bilanz erscheint auch sinnvoll, da wir besonders in den letzten 10 Jahren fast nur Vorträge (etwa10 mal pro Jahr) außerhalb der TU Dresden vor Industriegremien und auf Tagungen hielten, infolgeder Erfordernisse zur Finanzierung und des Personalbestandes für unsere Forschung und Lehre. Dieöffentliche Diskussion um Ergebnisse und Möglichkeiten blieb deshalb an der TU Dresden vernachläs-sigt, was sich nicht positiv auswirken konnte.

Maschinenelemente - wozu noch Beschäftigungmit diesem Gebiet? Man kann sie doch kaufen -natürlich, aber Kraftfahrzeuge, Maschinen undFlugzeuge auch! Mit Gebieten zur Planung, Ab-rechnung und Fragen der Geisteswissenschaf-ten allein kann kein Land existieren. Bereitsfrüher hat man sich darüber Sorgen gemacht.Was Heidebroek darüber dachte, können wir inBild 1 lesen.

Die Antriebselemente und die Antriebstechnik,die nur einen Teil der Maschinenelemente um-fassen, bilden ein bedeutendes Exportpotential unserer Wirtschaft (etwa 10 Milliarden DM/Jahr bei ei-ner Produktion von ca. 15 Mrd./Jahr). Diese Zahlen beinhalten nur Getriebe, Kupplungen, Wälzlager -nicht Elektromotoren, Kraftfahrzeuggetriebe und nicht die Einzelelemente Dichtungen, Riemen, Ketten.


Seite 2 (Rede auf dem Kolloquium Antriebstechnik am 25. Februar 2000; Beisheimsaal, TU Dresden)

Deutschland 24 %

Italien 7,9 %

Frankreich 8,3 %

Großbritannien 6,4 %Belgien/Luxemburg 4,5 %

Japan 20,7 %

USA 11 %

Andere 17,2 %

Bild 2: Exportanteile in der Antriebstechnik 1997

Deutschland besitzt in der Welt die führendePosition vor USA und Japan. Sicher werdenauch in Zukunft Maschinen und technischeEinrichtungen nicht aus einer unlösbarenGanzheit von Anfang an bestehen. Die ver-schiedenartigsten Maschinen und technischenEinrichtungen sind immer aus gleichartigenGrundbausteinen, den Maschinenelementenaufgebaut. Sie stellen aber auch ausgeprägtAnforderungen zur Beachtung des ganzen Sy-stems. Denken wir beispielsweise an die wirk-liche Belastung der Elemente, die im Allge-meinen nur bei Berücksichtigung des gesam-ten Antriebsstranges ermittelt werden kann.

Gestatten Sie mir bitte auch einige Grundwahrheiten, die Ihnen natürlich bekannt sind, bei dieser Ge-legenheit mit herauszustellen. Maschinenelemente sind in Forschung und Lehre ein Gebiet, das dieEigenschaften, Tragfähigkeit und schließlich die zweckmäßige konstruktive Kombination zu Baugrup-pen behandeln muss. Nahezu sämtliche Fachgebiete des Maschinenbaus sind zu beachten, wie Tech-nische Mechanik, Werkstofftechnik, Fertigungstechnik, Tribotechnik, Elektronik wie auch im beschei-denen Maße Thermodynamik, Strömungstechnik, Diagnostik, Akustik, Messtechnik, Geometrie. Fürden Vertreter der Maschinenelemente ergibt sich die Aufgabe Balance zu halten und darauf zu achten,dass er im Hinblick auf die Vielfalt der Wissensgebiete nicht etwa von Allem im Grunde genommennichts weiß oder umgekehrt sich nur als Spezialist entwickelt und von „Nichts alles weiß“.

Die Kombination der Maschinenelemente, also die Konstruktion zu Baugruppen ist eine der Hauptan-wendungen und unser Fachgebiet tritt hier gewissermaßen als Verbraucher oder Nutzer allgemeinerMethoden auf. Schon früh in der ehemaligen DDRin den 50-er Jahren entwickelte sich ein Zweig derKonstruktion für die systematische Findung einermöglichst optimalen Lösung, die Konstruktionssy-stematik. Die Väter waren Bock, Bischoff und vorallem Hansen. Systematisches Arbeiten, Kreativi-tät, ingenieurmäßiges Gefühl, Beherrschung undNutzung moderner Technik und Faktenwissen sindauch in Zukunft grundlegende Voraussetzungen füreinen erfolgreichen Ingenieur. Die Verselbstständi-gung einer Methode aber und Abheben von denrealen Anforderungen führte dagegen wie auch beianderen Fachrichtungen z.T. zu Fragwürdigkeiten,wie wir im Bekenntnis zur Geschichte der Mathe-matik von Fr.v.Krbek lesen können (Bild 3).

Prof. Fronius rückte einmal die Übertreibungenmit der Bezeichnung „Konstruktionsphilosophie“ zurecht und leitete wenigstens für die TU Dresdeneine ausgewogenere Entwicklung ein, wo nun das systematische Herangehen eine das Konstruierenbegleitende Methode ist, oft unbewusst. In diesem Sinne war und ist auch der Zusammenschluss derLehrstühle Konstruktionstechnik, der bisher von Prof. Klose vertreten wird, und unserem LehrstuhlMaschinenelemente zu einem Institut auch künftig eine gute Lösung, gemeinsam mit TechnischemDesign.

Früher war es anders. Man hatte Probleme und ent-wickelte Schlußweisen, um sie zu lösen. Heute sucht manzu den Schlußweisen passende Probleme. Das fördertdann die Wissenschaft weniger als den Wissenschaftler,der damit die Stufenleiter beamteter Forscher glücklicherklimmt und seines- gleichen züchtet.

Aus Franz von Krbek (Eingefangenes Unendlich - Bekenntnis zur Geschichte

der Mathematik)

Bild 3: Zitat aus Fr. v. KRBEK: EingefangenesUnendlich - Bekenntnis zur Geschichte der Ma-thematik. Leipzig: Akademische Verlagsgesell-schaft, Geest/Portig K.-G. 1954



Werfen wir nun einen näheren Blick auf die Entwicklung der Lehre. Damit wir unsere Einordnungverstehen, will ich auch hier von einem Rückblick vor unserer Zeit ausgehen.

Prof. Dr.-Ing H.W. Müller Darmstadt, den 21.01.99 Ostpreußenstr. 5364297 Darmstadt

Lieber Herr Kollege Linke,

über Ihren überraschenden Anruf von heute morgen habe ich mich sehr gefreut, insbesondere darüber, daß Sie über das Wirken von Prof. Kutzbach berichten werden, den ich sehr verehreund dem ich - neben Constantin Weber -die wesentliche Basis meines beruflichen Arbeitens verdanke.

Ich füge eine Kopie der Vorlesungsbelege meines Studiums bei, das den viel größeren Anteil ...... Kutzbach hat alles, wie in der Mitschrift “angemalt”, ohne Manuskript mit Kreide an die Tafel gezeichnet und dazu erläutert wie die konstruktive Gestaltung im Einzelnen jeweils von der ge-forderten Funktion eines Maschinenelements abhängt. An Dias kann ich mich nicht erinnern. Die Vorlesung war stofflich sehr konzentriert. Wenn er mit schnellem Schritt hereinkam, griff er nach der Kreide und begann.

Kutzbachs Prüfungen waren gefürchtet, die Durchfallquote oft über 50%. Er stellte nach meiner Erinnerung etwa 8 Aufgaben. Die Benutzung der eigenen Vorlesungsmitschrift war zugelassen. Sie wurde während der Prüfung vom Kastellan zum Schutz gegen “anderweitige” Verwendung durchlocht. Ich habe versucht sie zu benutzen, gab es aber schnell auf, weil das zu viel Zeit ge-kostet hätte. Es war bekannt, daß man durchfiel, wenn auch nur eine Aufgabe nicht bearbeitet war. Kutzbach: “Wie können Sie denn Ingenieur werden, wenn Sie das nicht wissen ?

Ich verbleibe mit den besten Grüßen Ihr

Bild 4: Prof. H. Müller zu den Lehrveranstaltungen im Fach Maschinen-elemente bei K. Kutzbach.

Die Lehre auf unserem Fachgebiet begann an derTechnischen Hochschule Dresden mit TechnischemZeichnen und Maschinenkunde bei Heidebroek . Im3. Semester folgten die Lehrveranstaltungen zu Ma-schinenelementen bei Kutzbach. Interessant ist auchder zu dieser Zeit übliche Einschreibebogen, im Bild5 als Beispiel für das 4. Semester mit einer Angabezur Studiengebühr. Wir finden Einträge von Binderund für die anderen Semester von Sachsenberg,Trefftz, Nägel und Heidebroek.

Die Zeichnungen vor etwa 80 Jahren wie auch dieErzeugnisse selbst waren meist mit großem hand-werklichen Geschick angefertigt, wie auch die Dar-stellung in Bild 6 zeigt - ein geteiltes Kegelrad,(sehr) praktisch ausgeführt, mit auswechselbarenZähnen.

Bild 5: Einschreibebogen für das 4. Semester vonH. Müller

Kutzbach war der er-ste für Maschinenele-mente in Dresden be-rufene Professor, wo-bei allerdings schonlange vor ihm Stribeckunter diesem Begriffhier Vorlesungen ge-halten hatte. Wer K.Kutzbach erlebt hat,bleibt von der Klar-heit seiner Darstellungund strengen Maß-stäben beeindruckt.E in Hör e r se in e rVorlesungen, später P r o f . H e r b e r tMüller, Prof. für Ma-schinenelemente inDarmstadt und Vor-gänger von Prof .Kollmann, schildertseine Eindrücke in ei-nem Brief (Bild 4).



Bild 6: Geteiltes Kegelrad mit auswechselbaren Zähnen aus C. Bach: Maschinenelemente. Leipzig:Alfred Kröner Verlag 1913.

Aber auch später gab es hervorragende Beispiele des Zeichnens und Skizzierens. Hier eine Darstellungvon Fleischer, später Prof. Fleischer, TU Magdeburg, aus der Nachschrift der Vorlesung Maschinen-elemente bei Heidebroek (Bild 7).

Bild 7: Skizze von G. Fleischer (später Prof. Fleischer, TU Magdeburg) aus der Vorlesungsnach-schrift Maschinenelemente bei E. Heidebroek)



Bild 8: Klassische Werkzeuge für Technisches Zeichnen

Bild 9: Zeichnung am Computer aus Diplomarbeit von F.Hantschack (TU Dresden, 1998)

Bild 10: 3 D - Darstellung nachVisualisierungsprogramm von U. Trempler (1999)

Man muss bedenken, dass die Zeich-nungsgeräte z. T. schlimme Werkzeugewaren, z. B. die Ziehfeder.

Eine am Bildschirm angefertigte Zeich-nung aus einer Diplomarbeit zeigt Bild 9.Neuerdings finden wir zunehmend die 3D-Darstellung (Bild 10), in einigen FällenMaschinenelemente deformiert und be-wegt, womit eine enorme Weiterent-wicklung verbunden ist. - Aber dasSkizzieren ist noch heute eine wichtigevon uns in der Lehre geforderte Fertig-keit.

Zwischen rein physikalischen Betrach-tungen und technischen Dimensionie-rungsregeln klaffte oft ein tiefer Spalt.Erfahrung und technisches Gefühl für einbestimmtes Gebiet überbrückten langeZeit mangelhafte Analyse und allgemein-gültige Lösungen. Gewohnheiten führtendazu, eindeutige physikalische Zusam-menhänge in Zahlenwertgleichungenauszudrücken. Die Normung zwingt unsleider bis heute durch Forderungen derIndustrie bei DIN und ISO dieses beizu-behalten, z. B. (Ft = 2000 Mt/d). Es gibtaber Schlimmeres. In der Geschichte derZahnradtechnik finden wir bei Seherr-Thoss die Wiedergabe von Berechnungs-formeln für die Leistung, ausgedrücktdurch „Pferdekraft gleich Fußpfund proSekunde“.

Die Umdruckblattsammlung und Auf-gabenblattsammlung von Kutzbach wur-de von Heidebroek und Fronius weiter-gepflegt und ergänzt. Wir hielten es inneuerer Zeit für günstig, (für die Lehre)die tabellarischen Zusammenfassungen,Angaben für die Gestaltung und Berech-nung in Arbeitsheften wie auch die Auf-gabensammlung in Heftform zusammen-zufassen (Bild 11). Diese Zusammenstel-lung wurde bereits mehrfach ergänzt undpräzisiert herausgegeben, und wir habenvorbereitet, dass für das Wintersemester2000 für unsere Studenten eine weitereNeuausgabe verfügbar ist.



Bild 11: Arbeitshefte für die LehreAuch für das Internet sind erste Informationen für die Lehre von der Professur vorbereitet worden -aber noch nicht für den allgemeinen Zugriff freigegeben. Demonstrationsversuche sind möglich undwirksam. Diese Darstellungen (Bild 12 und 13) zeigen historische Modelle wie sie von Fronius undHeidebroek in der Vorlesung genutzt wurden.

Bild 12: Modell von E. Heidebroek zur Demonstration des Überganges Mischreibung -Flüssigkeits-reibung durch Verlöschen einer Lampe (Modellsammlung TU Dresden, Lehrstuhl Ma-schinenelemente)



Ein Modell zeigt durch Verlöschen der Lampe die Existenz einer Ablösedrehzahl bei hydrodynami-scher Gleitlagerung (Bild 12), das andere diente der Demonstration der kritischen Drehzahl durch diedabei vorhandenen größeren Ausschläge (Bild 13).

Bild 13: Modell von St. Fronius zur Demonstration der kritischen Drehzahl (Modellsammlung TUDresden, Lehrstuhl Maschinenelemente)

Neben mechanischen Modellen, die man auch „anfassen“ kann, wird der Rechner verbunden mit mo-dernen Projektions- bzw. Demonstrationsmethoden heute im 4. Semester z. T. eingesetzt. Als Weiter-entwicklung erscheint nützlich, mit 3-D-Darstellungen und dem Beamer eine große Anzahl vonElementen bzw. Baugruppen künftig in den Vorlesungen vorzuführen. Dieses ist auch nötig, da dietechnische Vorbildung der Studenten gering ist. Auch soll die Nutzung von Programmen zum Erkennenvon Einflüssen und Tendenzen verstärkt werden, nachdem bei elementaren Verfahren der Weg einmal„per Hand“ kennen gelernt wurde. Vieles ist natürlich ein Kapazitätsproblem.

Auf dem Gebiet der Antriebstechnik im Fachstudium müssen wir den Entwicklungen in der Leistungs-elektronik, automatisierten Antrieben und der Kopplung mit der Informatik, also der Mechatronik ent-sprechen - es aber auch nicht allein der Elektrotechnik überlassen. Ich glaube, dass hierzu ein mecha-nisch-mechatronisches Labor, wie wir es in der Zielvereinbarung der Fakultät Maschinenwesen darge-legt haben, eine wesentliche Stütze künftiger Ausbildung sein könnte.

Die Tradition des Lehrstuhles bzw. der Professur Maschinenelemente ist auf dem Gebiet der For-schung geprägt durch

! Kutzbach - auf dem Gebiet der Verzahnungstechnik (Geometrie, Tragfähigkeit, Planetengetrie-be, Normung)

! Heidebroek - auf dem Gebiet der Tribotechnik (Reibung, Schmierung, Verschleiß, Gleitlager) ! Fronius - mit der Schaffung eines großen Zahnradlabors und Weiterführung der Forschung zu

Zahnrädern und Zahnradgetrieben.



Abakus Rechenstab

mech. Rechenmaschine

Taschenrechner

IBM RS 6000

Bild 14: Entwicklung der Rechentechnik

Nun gibt Buchanan 1808 ... speziell für dieZahnbreite ... an:

„Man mache die Zähne so viel Zoll breit,als die Zahl der Pferdekräfte beträgt, der sieWiderstand leisten sollen.“

Aus H.-Chr. Graf von Seherr-ThossDie Entwicklung der Zahnrad-Technik

Es hat des berühmten Simon Stevins Sohn / sehr ingenieuseArten beschrieben / Kamm-Rad und Getriebe wohl in einanderzu passen ... �

Hier aber ... wird ein schon vielfältig practicirter Modus gewiesen /der vollkommen gute Dienste thut / und von jedem geübten Mülleroder Zimmermann mit dem Hobel kan leicht gemachet werden.Denn auf der Schnitzbank gearbeitete Kämme und Stäbe sindnichts als eitel Sauerey.

L. Chr. Sturm: Vollständige Mühlenbaukunst, 1718

Bild 16: Zitat aus L. Sturm: Vollständige Mühlenbaukunst Augsburg: Jeremias Wolf 1718

Die Entwicklung der Rechentechnikbeinflusste entscheidend Methodenund Möglichkeiten. Im Bild 14 sindeinige Geräte dargestellt. Besondersreizvoll war bei der mechanischenRechenmaschine die Division durchnull - es gab „Dauerfeuer“. Auf un-serem Gebiet werden meist Rechen-verfahren gewünscht, die sehr ein-fach, aber gleichzeitig sehr genausein sollen. Dies war höchstens undwenn überhaupt im Zeitraum vorKutzbach möglich, bei dem Wasser-räder, Windmühlen und Hebeein-richtungen des Brunnen- und Berg-baus dominierten.1808 gab in die-sem Sinne Buchanan für Verzah-nungen von Wassermühlen an„Man mache die Zähne so viel Zoll breit als die Zahl der Pferdekräfte beträgt, der sie Widerstandleisten sollen“ (Bild 15).

Heute ist eine der wesentlichsten Berechnungen bei Verzah-nungen die Ermittlung der Lastverteilung über die Zahnbrei-te. Früher löste man das Problem praktisch. Bis zur Umstel-lung auf gehärtete Zahnräder wurde oft durch Feilen oderSchaben das Tragbild nachgebessert.

Bild 15: Regel von Buchanan zur Dimensionierung der Zäh-ne für Wassermühlen (aus Gr. V. Seherr-Thoss: Die Ent-wicklung der Zahnradtechnik, Berlin: Springer 1965

Für die noch frühere Zeit ist für die Fertigung die Feststellung L. Sturms be-rühmt (Bild 16).

Kehren wir zurück zu unserer Epoche.Fronius wandte sich vor allem der expe-rimentellen Zahnradforschung zu undführte anfangs auch Versuche an Gleit-lagern durch. Rein rechnerische Arbei-ten, bei denen auch meist eine Konstan-te unbekannt bleibt, wies er mit der Be-merkung zurück „Nun - Rechnen kannman alles“ und seinem Humor entspre-chend ergänzte er meist kurz danach -„aber Messen auch.“ In umfangreichenUntersuchungen wurden unter seinerLeitung in Zusammenarbeit mit der ehemaligen VVB Getriebe und Kupplungen, später dann KombinatGetriebe und Kupplungen (GuK), die Zahnflanken- und Zahnfußfestigkeit untersucht.



Forschungarbeiten Gebiet Maschinenelemente

an der TU Dresden 1971 -2000

ZahnräderZahnradgetriebe

Wellen und Achsen

spezielleUntersuchungen

! Lastverteilung! Spannungs- konzentration! Kerbempfindlichkeit! Innere dynamische Zahnkräfte! Radkränze! Innenverzahnungen! Optimierte Auslegung! Sonderverzahnungen! Kegelräder! Tragfähigkeits- berechnung

! Hohlwellen! Maximalbelastbar- keit

! Gangspringen! Öltest (Greystaining)! Trockenlauf! Simulation Härteprozeß! Diagnostik! Tribotechnische Unter- suchungen! Ergebnisse:

- Forschungsberichte- Software- Richtlinien

Bild 17: Übersicht zur Forschung auf dem Fachgebiet Maschi-nenelemente an der TU Dresden (1971 bis 2000)

Auch auf Einflüsse und spezielle Phänomene wie Verschleiß, Breitenlastverteilung, Profilmodifikation,Fressen, Verzahnungsverluste, den Einsatz von Kunststoffen richteten sich seine Forschungen. EineZusammenfassung fanden die Arbeiten zu Stahl zahnrädern schließlich in den 1963 herausgege-benenTGL`s 10545 und 10546.

Die Lastverteilung, Änderung der Kerbwirkung wie auch die inneren dynamischen Zusatzkräfte, derGrößeneinfluss und weitere Einflüsse wurden entsprechend der damals international üblichen Vor-gehensweise global in der Sicherheit und in dem experimentell ermittelten Festigkeitswert, ausgedrücktdurch die Nennspannung, erfasst. Ihre gewünschte direkte Erfassung forderte weitere umfangreicheUntersuchungen, was auch von Fronius als wichtige Aufgabe bezeichnet wurde. Hier setzte nun dieArbeit des jetzigen Lehrstuhls bzw. der jetzigen Professur ein.

Das Gesamtgebiet der Forschung für Maschinenelemente war um 1970 bereits weitgehend aufgeteilt,z. B. die Tribotechnik vertreten durch Prof . Fleischer (TU Magdeburg) und Prof. Gnilke (BAFreiberg), die Kupplungen durch Prof . Leistner (TU Magdeburg) und die Hüllgetriebe durch Prof.Hagedorn (TU Karl-Marx-Stadt, jetzt Chemnitz). Wir konzentrierten uns zunächst auf das an der TUDvon Prof. Fronius ausgeprägte Gebiet der Zahnräder/Zahnradgetriebe und gingen in letzter Zeit auchzu Tragfähigkeitsproblemen bei Wellen und Achsen und anderen Untersuchungen über. MangelhafteAusrüstung kennzeichneten vor 1990 die Bedingungen. Zentral angebundene Objekte wie „KÜL5" und„Linz“ blockierten z. T. wesentlich unsere experimentellen Möglichkeiten. Wir verfolgten auf Grundder sich entwickelnden Rechentechnik die Grundrichtung, dass zunächst theoretisch ein Modell aufzu-stellen ist und danach gezielt experimentelle Untersuchungen zur Bestätigung des Modells und unbe-kannter Parameter konkret zu planen und durchzuführen sind.

Zu unseren Forschungsarbeitenzeigt Bild 17 eine Übersicht. Mankann sie in drei Gruppen gliedern.Die umfangreichste Gruppe bilde-ten die Zahnräder/Zahnradgetrie-be. Dieser Aufgabe haben wir unsauch vor 1989 im WirtschaftgebietRGW gewidmet. Wir wurden fe-derführend für die Ausarbeitungeiner einheitlichen Berechnungs-norm im Wirtschaftsgebiet RGWbenannt und konnten schließlichdie Annahme dieser Grundnormzur ST RGW 5744- 86 durch alleStaaten dieses Wirtschaftsgebietesam Ende verzeichnen. Sehr hilf-reich war für diese Aufgabe dieindirekte Verbindung zu Prof .Winter (TU München), wodurchwir divergierende Entwicklungenzu ISO 6336 und unserer jetzigenDIN 3990 vermeiden konnten. Eine sehr gute Zusammenarbeit mit konkreten Nutzen konnten wirauch mit unseren Fachkollegen Prof. Sablonskij, damals Rektor der TU Odessa und Prof. Filipowitsch,Prof. Erney, Budapest; Prof. Arnaudow, Sofia und Dipl.-Ing. Fr. Svoboda, Prag erleben.



Bild 18:Am Lehrstuhl Maschinenelemente geschaffene Software(Auswahl)

Die einzelnen Untersuchungen sind in Bild 17 aufgeführt. Schwerpunkte zu Zahnrädern/Zahnradgetrie-ben bildeten S Lastverteilung S Kerbwirkung S Innere dynamische Zahnkräfte

und in letzter Zeit verstärkt S Innenverzahnungen S und Kegelräder.

Durch die Mitarbeit bei ISO erhielten wir schließlich den Auftrag, für die Berechnung von Wellen undAchsen eine Norm auszuarbeiten - DIN 743 (z. Z. im Druck). Hierdurch entstanden weitere Arbeitenzur Kerbwirkung bei Hohlwellen und zur Maximalbelastbarkeit. Spezielle Untersuchungen wie Gang-springen, Diagnostik und Simulation des Härteprozesses und vor allem zur Möglichkeit trocken laufen-der Getriebe schlossen sich an. Zum zuletzt genannten Thema werde ich noch Näheres ausführen. Nach 1990 konnten wir mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der For-schungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) die experimentelle Komponente der Forschung wieder ak-tivieren. Direkte Unterstützung erhielten wir dabei von Prof. Peeken, TH Aachen, mit dem wir einThema Getriebediagnostik bearbeiteten und von Prof. Winter, München, (später Prof. Höhn) mit demwir die Thematik Geometrie und Tragfähigkeit bogenverzahnter Kegelräder und präzisierte Berech-nung der Lastverteilung bei Schrägverzahnungen behandelten. Für den Start wurde uns dabei ermög-licht, Grundausstattungen mit zu beschaffen, was sonst nicht der üblichen Verfahrenweise entspricht.Leider sind unser Versuchsfeld und die speziellen Einrichtungen für die Verzahnungstechnik imSachsenbergbau (ehemals Alter Kutzbachbau) jetzt seit etwa einem halben Jahr wegen der sich hin-ziehenden Renovierung und organisatorischer Fragen blockiert. Wir freuen uns aber, dass wir künftigin einem wesentlich besser vorzeigbaren Gebäude arbeiten können und sind deshalb auch gern bereit,z. T. wesentliche Schwierigkeiten und zusätzlichen Aufwand auf uns zu nehmen. Man wird uns aberverstehen, dass wir hoffen und drängen, dass der Lehrstuhl seine Einrichtungen recht bald wieder nor-mal nutzen kann, da er sonst gegenüber den Auftraggebern unglaubwürdig wird und Substanz verliert.

Von der Forschung auf unse-rem Fachgebiet werden nichtnur allgemeine Aussagen zubestimmten Elementen undElementekombinationen son-dern auch aufbereitete Be-rechnungsverfahren und -pro-gramme erwartet. Bild 18 gibteinen Überblick zur wesentli-chen am Lehrstuhl geschaffe-nen Software.

Heute sind die Möglichkeitenund bewältigten Berechnun-gen, wie bereits durch dieseProgramme ersichtlich, mit de-nen der Vergangenheit nichtmehr vergleichbar.



FEM - Vernetzungen mit über 100000 Knoten und begonnene Berechnungen im elastisch plastischenBereich zeugen aber auch davon, dass mit den neuen Möglichkeiten auch unsere Wünsche undAufgabenstellungen Schritt hielten und die Rechner noch nicht oder nie zu schnell sind. Für einenEindruck sollen einige Ergebnisse neuerer Berechnungen aus unserer Professur kurz gezeigt werden,die jeweils ein kleines Detail aus größeren Forschungsarbeiten darstellen (Bild 19 bis 21).

Bild 19: Ergebnisse von Spannungsberechnun-gen an einer Hohlwelle unter Torsion, an einemKegelrad und einer Innenverzahnung einesHohlrades mit dünnem Kranz.

Viele unserer gesammelten Erfahrungen haben wir in dem 1996 vom Hanser-Verlag München heraus-gegebenen Fachbuch „Stirnradverzahnung“ niedergelegt, was zehn Jahre Arbeit erforderte. Es erhebtsich natürlich auch die Frage, wie könnte es in der Forschung künftig weitergehen? Die zu bearbeiten-den Themen werden in der nächsten Zeit nicht frei wählbar sein. Zunächst sind laufende Arbeiten ab-zuschließen. Für neu einzuwerbende Themen bestehen gute Aussichten auf den Gebieten, auf denenwir Erfolg hatten. Bild 20 gibt einen Über-blick zu Themen, die neu eingeworbenwurden bzw. sich in der Einwerbungsphasebefinden.

In Dresden besteht eine einmalige Konzen-tration der Werkstoff-Forschung. Diesessollte in Zukunft stärker genutzt werden,insbesondere hinsichtlich der Anwendungder Beschichtungstechnik, der Keramik,alternativer Werkstoffe und der Möglich-keiten alternativer Schmierung von Gleit-Wälzpaarungen. Hier nun einige Angabenzur Mangelschmierung bzw. ölfreien Ge-trieben.

! Innenverzahnungs-, Hohlradbeanspruchung" Planetengetriebe! Kegelradtoleranzen (mit TU Magdeburg)! Diagnostik (mit Professur Diagnostik TU Dresden)" Stirnkerbverzahnung" Spezielle Einflüsse bei Wälz- Gleitpaarung" Geometrie und Beanspruchung von Kegelrad-

Revacycle -Verzahnung" Beveloidverzahnung" Getriebe ohne Öl (Fraunhofer-Institut [IKTS, IWS],

IPF, IFW)

Bild 20: Neu eingeworbene Themen bzw. Themen, diesich in der Einwerbungsphase befinden.



Neben der Auslegung für minimale Verluste und alternative Kühlung, evtl. durch Ventilation oderPressluft kommen werkstoffseitig die in Bild 21 aufgeführten Möglichkeiten in Betracht.

Beschichtungen! Hartstoffschichten

S Dünne Hartstoffschichten (CC, CH, WC/C, TiN, TiC, TiAlN, ... ; PVD-Verfahren, Ionenimplantation)S Dicke Hartstoffschichten (Keramik, metallische Gläser, amorphe Zwei-Stoff-Systeme ... ; Spritzen, Plasmabeschichten, Laserapplation, weitere Technologien)

! Weiche Gleitschichten S Kunststoffe, MoS2, Graphit, Weichmetalle ... ; Spritzen, Tauchen, Einlegieren

! Alternative WerkstoffeS Keramik

• Hartmetalle (WC, TiC, ... )• Nichtmetallische Hartstoffe (Si3N4, SiC, B4C .... )

S SinterstähleS Metallische GläserS Kunststoffe (Schmierstoff und/oder Verzahnung)

Bild 21: Werkstoffseitige Möglichkeiten zur Entwicklung ölfreier Getriebe

Besonders erwähnt sollen hier die nanostrukturierten Schichten, der Wirkungsmechanismus in Gelen-ken von Lebewesen (poröse Grenzschichten, Synovialflüssigkeit; auto-hydrostatische Schmierung) unddie Schmierung mit evtl. elektrostatisch geladenen PTFE-Staub werden. Es lohnt sich natürlich auchdarüber nachzudenken, wie eine grundsätzliche künftige Orientierung sein könnte. Eine Orientierungstellen die in Bild 22 aufgeführten Punkte dar.

! Spezielle Einflüsse und Auslegung von Getrieben! Tribotechnische Untersuchungen! Lärm / Vorausbestimmung von Körper- und Luftschall ! Lastkollektive / dynamische Beanspruchung durch Simulation! Probleme Ermüdungsbeanspruchung und Maximalbeanspruchbarkeit! Nachweise auf statistischer Grundlage! Weiterentwicklung von Software

Bild 22: Grundsätzliche mögliche Orientierung des Lehrstuhls Maschinenelemente der TUDresden.

Zu den Themenkomplexen, die eine Bearbeitung wert sind, gehören u. a. die genauere Ermittlung undBerücksichtigung der Belastung der Bauteile im Antrieb, die Tribotechnik im Hinblick Ölfreiheit vonGleit-Wälzpaarungen, die Anforderungen für lärmarme Konstruktionen und die bessere Berücksichti-gung des stochastischen Charakters einiger Größen.

Es sind alles Aufgaben, die sicher Schwerpunkte mehr oder weniger bilden können oder werden. JungeMenschen, Studenten und wissenschaftliche Mitarbeiter können damit eine Tätigkeit finden, die sienicht nur zum Gelderwerb ausüben, sondern sie mit Hingabe, ja Leidenschaft erfüllen kann, deren Lei-stungen dann unsere stille Freude und Erfüllung sind.

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