Sei es für die Herstellung und Prüfung von Motoren, Getrieben, Achsen, Radaufhängungen oder von anderen Komponenten im Automobilbau – Kuka nimmt in der Dichtheitsprüfung von Automatikgetrieben eine Spitzenrolle ein. Besonders bei der komplexen Funktionsweise moderner Vielganggetriebe kann eine Leckage der Getriebeflüssigkeit die Gangwechsel stark beeinflussen. Während Lecks an Getrieben früher oft erst nach der Endmontage entdeckt wurden, ist es heute möglich, Lecks direkt nach der Fertigung des Getriebegehäuses zu identifizieren. Fehlerhafte Getriebe werden jetzt schon nach dem Guss aussortiert und nicht erst nach dem Zusammenbau.
Das Verfahren
Die Dichtheitsprüfanlagen von Kuka bieten einen hohen Automatisierungsgrad. Die Getriebe werden per Roboter von der Bearbeitungsstation gehoben, in einer Werkzeughalterung arretiert, und dann werden die Kanäle für die Hydraulikflüssigkeit sowie andere Hohlräume durch prüfteilspezifische Abdichtungen mit extrem engen Toleranzen versiegelt. Das Getriebe wird in einer Prüfkammer montiert und anschließend evakuiert. Schließlich versiegelt das System die Prüfkammer und befüllt sie mit einem einprozentigen Helium-Luft-Gemisch, das Ventilatoren in der Prüfkammer gleichmäßig um das Prüfteil verteilen.
Das Inficon Helium-Dichtheitsprüfgerät, das über die Werkzeughalterung an das versiegelte und evakuierte Innere des Getriebes angeschlossen ist, misst nun, wie viel von der Heliumatmosphäre von außerhalb des Prüfteils durch Lecks, Risse, poröse Stellen und andere Undichtigkeiten in sein Inneres eindringt. Diese integrale Prüfmethode, manchmal auch als Hüllentest bezeichnet, erlaubt eine präzise, reproduzierbare Ja/Nein-Aussage – und aufgrund der ermittelten Heliumkonzentration im Innern des Getriebes auch die Angabe der Leckrate. Gegen Ende der Fertigung machen die Getriebehersteller dann oft noch einen zweiten Test, bei dem das Helium-Prüfgas allerdings von innen nach außen wirkt. Die Prüfkammer wird dabei zur Vakuumkammer, in der das fertige und abgedichtete Getriebe getestet wird. Somit werden durch das Helium-Verfahren auch kleine Leckagen zuverlässig ermittelt. An einem Aluminiumgussteil kann es eine Stelle von beispielsweise einem Zoll Durchmesser geben, die so porös ist, dass sie buchstäblich eine Billion Löcher von einer Größe aufweist, die ausreicht, dass Helium-Atome durch diese Löcher dringen können. Solch eine Porosität würde bei herkömmlichen Verfahren, wie etwa Differenzdruck- oder Wasserbadprüfung, nie auffallen.
Sekundenschnelle Prüfung
Die Dichtheitsprüfung mit Helium braucht nur Sekunden, bei einer Gesamtzeit von Prüf- und Rüstzeiten von ungefähr 30 oder 40 Sekunden. Die Prüfung ist so im Grunde jedem anderen Produktionsschritt in der Dauer vergleichbar. Der aktuelle Branchenstandard für die zulässige Leckrate von Getrieben liegt bei etwa 1 sccm (rund 2x10-2 mbar l/s). Aber die Getriebetechnik macht nach wie vor sehr große Fortschritte. Testingenieure aus der Automobilbranche gehen davon aus, dass mit den modernen 9- und 10-Gang-Getrieben der nahen Zukunft bald Leckraten von nur noch 0,1 sccm (2x10-3 mbar l/s) zulässig sein könnten – eine Verringerung um den Faktor zehn.
Alle neuen Anlagen, die Kuka heute installiert, sind mit Helium-Dichtheitsprüfgeräten von Inficon ausgestattet. Prüfgasverseuchung wird bei Groblecks und fehlerhaften Dichtungen akut. Viele Dichtheitsprüfgeräte brauchen oft mehrere Minuten, bis die Helium-Übersättigung überwunden ist. Aber Prüfgeräte wie der LDS3000 pumpen das Heliumgas, laut Hersteller, bis zu 500 Prozent schneller ab als andere.
