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Wie machen wir... kleiner?

20.08.2018 | Text: Chuck Mahnken | Bilder: Amber Chafin

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Alice, die Titelfigur von Alice im Wunderland, war viel zu groß, um durch das Türchen in den Garten der Herzkönigin zu gelangen. Dank einer Flasche mit der Aufschrift „Trink mich!“ schrumpfte sie auf 25 Zentimeter und konnte ihr Abenteuer fortsetzen. Soll in der Realität ein Motorteil geschrumpft werden, steht kein Zaubertrank bereit – dafür aber Stickstoff.   

Formen und Zuschneiden eines Metallteils auf die gewünschte Größe und Gestalt mit Hilfe von spanabhebenden Werkzeugen wird als spanende Bearbeitung bezeichnet. Travis Blystone, Leiter Bearbeitung im MTU-Werk Aiken, vergleicht diese Arbeitsschritte mit denen eines Metzgers: „Ein Metzger zerteilt eine Rinderlende in Filets, Rinderrückensteaks und noch viel mehr. Bei der Bearbeitung beginnen wir mit dem Gussrohling. Zunächst entfernen wir sorgfältig das gesamte unerwünschte Material – sozusagen Fett und Sehnen. Am Ende steht ein qualitativ hochwertiges, perfektes Produkt“, so Blystone. 

Bearbeitung und Montage erfordern absolute Konzentration aufs Detail. Kleinste Maßabweichungen können große Probleme nach sich ziehen. Jedes Teil muss genau passen. Auf der Montagelinie für Zylinderköpfe und kubische Teile in Aiken werden Ventilführungen, Ventilsitze und Lager in ihre jeweiligen Gegenstücke eingepresst. Dafür werden sie mit flüssigem Stickstoff gekühlt. 

Ein kleiner Ausflug in die Physik verdeutlicht, wie das geht: Bei niedrigen Temperaturen sinkt die kinetische Energie eines Objekts; die Atome nehmen weniger Raum ein und das Material zieht sich zusammen. MTU-Mitarbeiter in Aiken nutzen dieses Prinzip, wenn sie die Motoren der Baureihen 2000, 4000 und 883 montieren. Sie tauchen beispielsweise Lager in tragbare Behälter mit flüssigem Stickstoff. In diesen werden sie innerhalb von weniger als fünf Minuten auf bis zu minus 196 Grad Celsius heruntergekühlt. Dabei schrumpft das Lager um mehr als zehn Mikrometer.

So kann der Monteur es schnell und einfach in das Schwungradgehäuse einschieben. „Das Lager wird mit einem Einbauwerkzeug aufgenommen, mit dem Teil ausgerichtet und in das Teil eingesetzt“, sagt Blystone. „Sobald sich das Lager auf Raumtemperatur erwärmt, dehnt es sich und wird größer als die Bohrung – es entsteht eine hohe Presskraft. Soll das Lager wieder ausgebaut werden, ist dies nur mit einem hydraulischen Auspresswerkzeug möglich.“

Feste Verbindungen sind von ausschlaggebender Bedeutung für die Qualität eines Motors. Nur wenn das Teil einer kritischen Sichtprüfung standhält, wird es auf der Montagelinie weiterverwendet. Jeder Fehler kann zu teurem Ausschuss und Produktionsverzögerungen führen. „Wenn am Geräteträger ein Lager auch nur minimal lose ist, müsste so ziemlich der komplette Motor zerlegt werden“, sagt Blystone. „Wenn sich eine Ventilführung oder ein Ventilsitz löst, ist der Zylinderkopf defekt. Schlecht für das Unternehmen. Und definitiv schlecht für den Kunden.“

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Mit einer Vorrichtung hält der Mitarbeiter eine Lagerbuchse in einen Behälter mit flüssigem Stickstoff. Die gekühlte Lagerbuchse zieht sich zusammen ...
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... und kann somit leichter in den Geräteträger eingesetzt werden, in dem sie sich dann wieder ausdehnen kann.


Der Inhalt der Beiträge entspricht dem Stand zum jeweiligen Erscheinungsdatum. Sie werden nicht aktualisiert. Weitergehende Entwicklungen sind deshalb nicht berücksichtigt.

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