Eine komplexe Bearbeitungsherausforderung meistern:Der Leiterrahmen für einen 13,6-Liter-Dieselmotor

Als uns ein Kunde einen neuen 13,6-Liter-Dieselmotor für leistungsstarke Land- und Baumaschinen brachte, brauchte er nicht nur einen Zerspanungslieferanten – er brauchte einen Partner, der ihm dabei helfen konnte, ihn bis zur Ziellinie zu bringen. Dabei handelte es sich um eine wichtige Motorplattform, deren Herzstück ein komplexes Leiterrahmengehäuse war.

Dem Kunden war von Anfang an klar, dass dieses Teil nicht einfach zu bearbeiten sein würde . Es hatte eine Länge von über 40 Zoll, erforderte enge Toleranzen und präzise Drehmomentspezifikationen und wurde schließlich mithilfe von Roboterdrehmomenten zusammengebaut, um die Konsistenz sicherzustellen. Sie kamen zu Stecker, weil wir nicht nur für die Bearbeitung komplexer Teile bekannt sind, sondern auch wegen unseres fachkundigen Ingenieurpersonals, das ihnen bei der Perfektionierung des Designs helfen konnte.

Wie bei vielen unserer Projekte ist die Endbearbeitung nur ein kleiner Teil der Geschichte .

Beschreibung des Leiterrahmenprojekts

Das Leiterrahmendesign dieses Erstausrüsters sitzt auf einem großen Dieselmotorblock mit 684 PS und übernimmt mehrere wesentliche Rollen. Es hält die Schlüsselkomponenten des Ventiltriebs – Ventilfedern, Nockenwelle und Kipphebelwelle – und verteilt die internen Lasten des Motors. Strukturell sorgt es für Steifigkeit, reduziert Vibrationen und sorgt für die richtige Ausrichtung der Wellen, die die Ventilbewegung antreiben und synchronisieren.

Prototyping, Partnerschaft und Engineering on the Fly

Der Kunde brachte erste Entwürfe seines Motordesigns mit und fragte, ob wir dabei helfen würden, es in die maschinelle Realität umzusetzen. Es ging nicht nur darum, einen Teil zu zitieren, sondern die Ärmel hochzukrempeln und arbeiten Seite an Seite mit ihren Konstrukteuren, um Probleme von Grund auf zu lösen. 

Ihre Designteams trafen sich vor Ort bei Stecker, um gemeinsam mit unseren Ingenieuren an der Prototypenentwicklung zu arbeiten. Wir begannen mit Aluminium-Sandgussteilen, die sich aufgrund ihrer geringeren Werkzeugkosten und der schnellen Durchlaufzeit ideal für die Prototypenherstellung eignen.

Der Leiterrahmen erforderte extrem enge Drehmoment- und Maßtoleranzen von wenigen Mikrometern, was bedeutete, dass das Teil genau so bearbeitet werden musste, wie es am Motor verwendet werden sollte. In Zusammenarbeit mit dem Designteam des Kunden nahmen wir während der Bearbeitung in Echtzeit Designanpassungen vor, um Funktionen zu verfeinern und die Platzierung der Schrauben zu optimieren. 

Da sich Aluminiumgussteile unter Drehmoment verdrehen oder biegen können, war es wichtig, beim Testen identische Drehmomentspezifikationen einzuhalten. Wir haben beim Reihenbohren sogar die gleichen Schrauben und Drehmomentwerte verwendet. Wir haben außerdem einen Simulator gebaut, der ihren Montageaufbau widerspiegelte und es uns ermöglichte, den Bearbeitungsprozess unter realen Bedingungen zu validieren . Um die Wiederholbarkeit zu gewährleisten, haben wir Roboter-Drehmomente integriert, um sicherzustellen, dass jedes Teil genau den gleichen Montagestandards entspricht wie diejenigen in der Produktionslinie.

Dieser Detaillierungsgrad war wichtig. Bei einem Teil dieser Größe und dieser strukturellen Bedeutung können selbst geringfügige Abweichungen das gesamte Ventiltriebsystem durcheinander bringen. Durch den Bau eines Simulators und die Nachahmung der Montagebedingungen des OEM haben wir dazu beigetragen, sicherzustellen, dass er sauber installiert werden kann, eine konsistente Leistung erbringt und die strengen Anforderungen des Kunden erfüllt.

Herausforderungen in der Konstruktion und Bearbeitung

Was dieses Projekt zu einer besonderen Herausforderung machte, war die Umstellung vom Sandguss auf Druckguss, als das Programm auf Produktionsmengen hochgefahren wurde. Druckguss bietet Effizienz und Wiederholbarkeit, birgt jedoch auch Risiken wie Porosität – winzige Hohlräume im Material, die die Festigkeit und Oberflächenintegrität beeinträchtigen. 

Erschwerend kam hinzu, dass Druckgussteile keinen überschüssigen Maschinenbestand aufnehmen können. Wenn bei der Bearbeitung zu viel Material entfernt wird, kann dies tatsächlich zu Porosität führen und diese nicht beseitigen . Das bedeutete, dass wir uns auf einem schmalen Grat bewegen mussten – gerade genug Material, um saubere Oberflächen zu bearbeiten, aber nicht genug, um Gussfehler auszulösen.

Um das Problem zu lösen, arbeiteten wir eng mit der Gießerei zusammen und führten gemeinsame Überprüfungen sowohl in unserem Werk als auch vor Ort mit ihrem Team durch . Gemeinsam haben wir verschiedene Gusszugaben getestet, Bearbeitungsstrategien angepasst und schließlich das Werkzeug über ein Dutzend Mal modifiziert, um es genau richtig zu machen.

Für Qualität und Rückverfolgbarkeit die Extrameile gehen

Der Übergang vom Prototyp zur vollständigen Produktion erforderte erhebliche Investitionen in kundenspezifische Werkzeuge, um Toleranzen und Konsistenz über Tausende von Teilen hinweg aufrechtzuerhalten. Da dieser Leiterrahmen auf einer speziellen Linie bearbeitet wird, wurde jede Vorrichtung, Klemme und jeder Arbeitsablauf speziell für dieses Teil entwickelt . Wir haben im Vorfeld viel Zeit in Poka-Yoke-Prozesse, ergonomische Tests und Bediener-Feedback investiert, um sicherzustellen, dass die Zelle vor dem Hochfahren eingestellt war. 

Aus qualitativer Sicht überlässt dieses Projekt nichts dem Zufall. Jeder einzelne Leiterrahmen wird zu 100 % geprüft , und jedes ist mit einem Datamatrix-Code serialisiert, der direkt mit seinem Inspektionsbericht verknüpft ist. Unser System protokolliert alle Maßdaten digital. Wenn also ein Kunde mit einer Frage anruft, sei es morgen oder in fünf Jahren, können wir in Sekundenschnelle die Prüfhistorie genau dieses Teils abrufen. Dieses Maß an Rückverfolgbarkeit ist für ein so kritisches Teil von entscheidender Bedeutung , und es gibt unseren Kunden volles Vertrauen, dass jede Komponente, die Stecker verlässt, den Spezifikationen entspricht und vollständig durch Daten abgesichert ist.

Gebaut für die härtesten Aufgaben und bereit für neue Herausforderungen

In meinen 24 Jahren bei Stecker kann ich getrost sagen, dass dies eines der härtesten Teile ist, die wir je gebaut haben. Es erforderte unser gesamtes technisches Fachwissen, die Koordinierung der Gießerei und die Prozessdisziplin, die wir hatten. Und genau für diese Art von Herausforderung sind wir geschaffen.

Komplexe Teile wie diese stellen nicht nur technische Herausforderungen dar, sie sind auch Gelegenheiten zur Zusammenarbeit und Innovation und beweisen, warum Stecker der Anbieter-Partner der Wahl ist, wenn Präzision und Leistung keine Kompromisse eingehen dürfen. 

Dank der jüngsten Ausrüstungsinvestitionen und Kapazitätsverbesserungen sind wir bereit, neue hochkomplexe Bearbeitungsprojekte für OEM-Partner zu übernehmen. Kontaktieren Sie uns um noch heute über Ihr anspruchsvolles CNC-Bearbeitungsprojekt zu sprechen.

Über den Autor

Jason hat Spaß daran, Kundenherausforderungen zu lösen. Als VP Business Development ist Jason für die Entwicklung neuer Geschäftsfelder verantwortlich und fungiert als Ansprechpartner für mehrere aktuelle Kunden von SMC. Jason hat in den Bereichen Technik, Produktion und Vertrieb gearbeitet und findet, dass seine größte Stärke darin besteht, Kunden Lösungen für ihre Fertigungsherausforderungen zu bieten.