Schmierstoff + Schmierung · 6. Jahrgang · 4/ 2025 40 20 MInUTEn MIT … Prof. Ruben Bauer über die Chancen des Wälzschälens Prof. Dr.-Ing. Ruben Bauer ist Leiter des Lehrstuhls Ressourceneffiziente Fertigungstechnik an der Hochschule Mittweida. Seit vielen Jahren forscht er intensiv am Thema Wälzschälen - einem hochmodernen Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen, das zunehmend Einzug in die Praxis hält. Im Gespräch mit Elisabeth Götze vom Verband Schmierstoff-Industrie e. V. erklärt er, wie das Verfahren funktioniert, welche Herausforderungen bestehen, welche Rolle Kühlschmierstoffe spielen, und wie Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz die Entwicklungen beeinflussen. Götze: Herr Prof. Bauer, Sie beschäftigen sich seit vielen Jahren mit dem Verfahren des Wälzschälens. Können Sie unseren Lesern zunächst einmal erklären, was genau Wälzschälen ist, und warum es so spannend ist? Prof. Bauer: Sehr gern. Wälzschälen, international oft auch als Skiving bezeichnet, ist ein Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen. Es kombiniert Elemente des klassischen Wälzfräsens mit Werkzeugen, die eher an das Verzahnungsstoßen erinnern. Das Werkzeug sieht auf den ersten Blick wie ein Zahnrad aus, ist aber ein präzises Zerspanungswerkzeug, meist aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl. Durch eine schräge Achsstellung zwischen Werkzeug und Werkstück kommt es zu einer Überlagerung von Abwälz- und Schnittbewegung, wodurch die Zahnflanken praktisch aus dem Werkstück „herausgeschält“ werden. Besonders bei Innenverzahnungen, wo konventionelle Verfahren wie Stoßen oder Räumen an ihre Grenzen stoßen, hat das Wälzschälen große Vorteile: hohe Flexibilität, Genauigkeit und deutlich kürzere Bearbeitungszeiten. Welche besonderen Herausforderungen bringt dieses Verfahren mit sich? Die große Herausforderung liegt in der Kinematik. Werkzeug und Werkstück drehen sich beide sehr schnell und müssen präzise synchronisiert werden - quasi wie ein elektronisches Getriebe. Diese hohe Dynamik führt zu komplexen Belastungen der Schneiden. Während beim Fräsen oder Drehen meist nur das Werkzeug oder das Werkstück hohe Drehzahlen hat, bewegen sich beim Wälzschälen beide Partner schnell. Dadurch entstehen extreme Schnittbedingungen, die wir nur mit modernen 3D-Simulationsmodellen vorhersagen können. Ich habe dafür ein Modell entwickelt, das ursprünglich aus der Computerspielprogrammierung stammt - dort, wo man Bewegungen und Kollisionen in Echtzeit berechnen muss. Genau solche Methoden helfen uns heute, Werkzeugverschleiß besser zu verstehen und Prozesse zu optimieren. Damit sind wir schon beim Thema Werkzeuge. Wie beurteilen Sie die Rolle der Werkzeugmaterialien? Sehr entscheidend. Schnellarbeitsstahl ist robust und verzeiht kleine Fehler, wird aber zunehmend durch Hartmetall ersetzt. Hartmetall ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten und kann die hohen Temperaturen sowie negativen Spanwinkel, die beim Wälzschälen auftreten, besser ertragen. Allerdings Ruben Bauer > Studium Maschinenbau 1996 bis 2002 an der TU Chemnitz > Danach 5 Jahre Projektingenieur in der Automobilindustrie > Danach 15 Jahre Forschungstätigkeit am Fraunhofer IWU > 2018 Promotion zum Thema Wälzschälen > Seit 2022 Professor an der Hochschule Mittweida 41 Schmierstoff + Schmierung · 6. Jahrgang · 4/ 2025 20 Minuten mit …-|-Prof. Ruben Bauer über die Chancen des Wälzschälens verzeiht es keine Fehlbelastung - ein falscher Eingriff kann zum sofortigen Werkzeugausfall führen. Deshalb ist die präzise Auslegung der Werkzeuge, von Profilen bis hin zu Freiwinkeln, ein zentraler Bestandteil unserer Forschung. Welche Rolle spielt der Kühlschmierstoff bei diesem Verfahren? Eine enorm wichtige. Grundsätzlich erfüllt der Kühlschmierstoff drei Hauptfunktionen: Kühlen, Schmieren und Spülen. Gerade die Spülwirkung ist beim Wälzschälen entscheidend, insbesondere bei Innenverzahnungen. Durch die hohen Drehzahlen bleiben Späne aufgrund der Zentrifugalkräfte in den Zahnräumen hängen - ohne gezielte Spülung würden sie nicht abtransportiert. Mit steigenden Drehzahlen wird zusätzlich die Kühlleistung immer wichtiger, um die enorme Wärmeentwicklung im Griff zu behalten. Und bei sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten spielt dann auch die Schmierung eine zunehmend große Rolle. Die Auswahl des geeigneten Mediums - Emulsion, Öl oder sogar Druckluft - hängt stark von Maschine, Werkzeug und Anwendung ab. Nach welchen Kriterien wird entschieden, ob Öl, Emulsion oder andere Medien besser geeignet sind? In Universaldrehmaschinen setzt man häufig Emulsionen ein, weil sie vielseitig nutzbar sind und eine sehr gute Spülwirkung bieten. Spezialmaschinen hingegen, die aus der Verzahnungstechnik stammen, arbeiten oft mit niedrigviskosen Ölen. Diese ermöglichen eine sehr stabile Bearbeitung und sind besonders im Hochpräzisionsbereich vorteilhaft. Spannend sind auch alternative Ansätze: Wir haben gute Erfahrungen mit Druckluftspülung gemacht, da sie die Pflege der Maschinen erleichtert und Späne zuverlässig entfernt. Kryogene Kühlung mit CO₂ oder Stickstoff ist beim Wälzschälen derzeit noch kaum im Einsatz, könnte aber künftig eine Rolle spielen - vorausgesetzt, man kombiniert sie mit einer wirksamen Spülstrategie. Wie beurteilen Sie den Verschleiß an den Werkzeugen in der Praxis? Das ist tatsächlich ein zentrales Thema. Beim Wälzschälen kommt es durch die komplexe Kinematik häufig zu sehr ungünstigen Prozesswinkeln. Die Folge: hohe Temperaturen, negative Spanbedingungen und in der Praxis nicht selten Ausbrüche an den Schneiden. Wir arbeiten deshalb an präzisen Berechnungsmodellen, um vorherzusagen, wie sich der Verschleiß entwickelt. Nur wenn diese Grundlagen sauber gelöst sind, kann der Kühlschmierstoff seine volle Wirkung entfalten und die Standzeit verlängern. Wo kommt Wälzschälen heute am häufigsten zum Einsatz? In erster Linie in der Getriebefertigung, zum Beispiel bei Planetengetrieben für die Elektromobilität, aber immer stärker auch für Roboterachsen oder Ähnliches. Dort ist die Innenverzahnung eine der größten Herausforderungen - und genau hier ist Wälzschälen unschlagbar. Aber auch für Außenverzahnungen mit schwierigen Störkonturen bietet das Verfahren klare Vorteile. Im Vergleich zu Stoßen oder Räumen ist es schneller, präziser und flexibler. Wohin entwickelt sich die Methode in Zukunft? Der Trend geht klar in Richtung höherer Schnittgeschwindigkeiten, kombiniert mit intelligenter Prozessüberwachung. Bei Hartmetall kommt man hierbei in Bereiche ab 100 m/ min. Und es gibt tatsächlich Werkzeuge und Maschinenhersteller, die in Richtung 200-300 m/ min kommen. Das sind auch solche Schnittgeschwindigkeiten, die man eigentlich erwarten würde. Maschinen werden immer leistungsfähiger, und durch KI-gestützte Auswertung von Maschinendaten können wir Verschleiß oder Abweichungen künftig in Echtzeit erkennen. So lassen sich Prozesse optimieren und Werkzeugstandzeiten verlängern. Gleichzeitig steigt die Bedeutung integrierter Fertigung: Wälzschälen wird verstärkt in Universaldrehmaschinen eingebunden, sodass komplette Bearbeitungen - Drehen, Fräsen, Honen und Verzahnen - in einer Maschine möglich werden. Das spart Zeit, Energie und Ressourcen. Das Stichwort Ressourcen bringt uns direkt zum Thema Nachhaltigkeit. Welche Rolle spielt Ressourceneffizienz beim Wälzschälen? Eine sehr große. Ressourceneffizienz bedeutet nicht nur, weniger einzusetzen, sondern auch mit den- Schmierstoff + Schmierung · 6. Jahrgang · 4/ 2025 42 20 Minuten mit … | Prof. Ruben Bauer über die Chancen des Wälzschälens selben Mitteln mehr zu erreichen. Wälzschälen ist hier ein Musterbeispiel: Durch die Kombination von Arbeitsschritten entfallen Transport- und Rüstzeiten. Zudem kann der richtige Kühlschmierstoff Werkzeugstandzeiten deutlich verlängern und Energieeinsatz reduzieren. Das Verfahren ist also nicht nur technologisch interessant, sondern auch ökologisch ein Gewinn. Wie bewerten Sie die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbau und Schmierstoffindustrie? Aus meiner Sicht gibt es hier noch viel Potenzial. In Arbeitskreisen zur Verzahnungstechnik oder Antriebstechnik sitzt oft nur ein einzelner Vertreter der Schmierstoffindustrie - das ist zu wenig. Schmierstoffe sind kein Randthema, sondern ein zentrales Konstruktionselement. Je enger wir die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbau, Werkzeug- und Schmierstoffherstellern gestalten, desto schneller können wir Innovationen vorantreiben. Nachhaltigkeit, Standzeit und Effizienz sind gemeinsame Themen, die wir nur zusammen erfolgreich bearbeiten können. Prof. Bauer abschließend: „Ohne Schmierstoffe läuft die Welt nicht. Beim Wälzschälen kann der richtige Kühlschmierstoff den entscheidenden Unterschied machen - zwischen erhöhtem Verschleiß und begrenzter Produktivität einerseits und einem effizienten, ressourcenschonenden Verfahren andererseits.” »« Eingangsabbildung: © istock.com/ Comeback Images