Technologievergleich · Wezel GmbH
Kaltfließpressen vs. Fräsen,
Sintern & Kunststoff
Welches Herstellverfahren ist für hochbelastbare Zahnräder die technisch und wirtschaftlich überlegene Wahl? Ein sachlicher Vergleich – ohne Marketingfloskeln.
Direktvergleich: Vier Verfahren auf einen Blick
Die folgende Tabelle vergleicht kaltfließgepresste Zahnräder (Wezel) mit den drei wichtigsten Alternativverfahren: Zerspanung (Fräsen/Drehen), Sintern und Kunststoffspritzguss. Die Bewertung ist technisch, nicht vertrieblich – es gibt Einsatzfälle, in denen alternative Verfahren die bessere Wahl sind.
| Kriterium | Kaltfließpressen (Wezel) |
Fräsen / Zerspanung |
Sintern | Kunststoff- spritzguss |
|---|---|---|---|---|
| Zahnfußtragfähigkeit | Sehr hoch Faserverlauf erhalten |
Hoch Faserverlauf unterbrochen |
Mittel Porosität begrenzt |
Niedrig Nur für Leichtlast |
| Dauerfestigkeit unter Stoßlast | Sehr hoch | Hoch | Begrenzt | Gering |
| Gewichtsoptimierung (Hohlräume, Taschen) | Sehr gut möglich | Begrenzt (Zerspanung aufwendig) | Gut möglich | Gut möglich |
| Komplexe Geometrie (Nocken, mehrf. Verzahnung) | In einem Schritt | Mehrere Prozessschritte | Begrenzt | Möglich |
| Wirtschaftlichkeit Kleinserie (1–1.000 Stück) | Ab 1 Stück möglich | Sehr gut (kein Werkzeug) | Hohe Werkzeugkosten | Hohe Werkzeugkosten |
| Wirtschaftlichkeit Großserie (ab 10.000 Stück) | Sehr gut | Hohe Maschinenzeit | Gut | Gut |
| Werkstoffe (Hochfeste Stähle) | Alle Stahlsorten Einsatz-, Vergütungs-, Nitrierstahl, Edelstahl |
Alle Stahlsorten | Begrenzte Legierungen | Kein Stahl |
| Werkstoffe Aluminium | EN AW-6082 Optimal |
Alle Aluminiumsorten | Keine | keine |
| Toleranz (Verzahnung) | IT9 nach Härten, Qualität 6 geschliffen |
Qualität 5–7 | IT 9–11 | Eingeschränkt |
| Eignung Hochtemperatur / Hochlast | Ja | Ja | Eingeschränkt | Nein |
| Typische Anwendungen | Automotive, E-Mobility, Maschinenbau, Medizintechnik, Powertools, Schienenfahrzeuge, Mobilhydraulik | Prototypen, Einzelteile, Kleinserie Highprecision | Mittlere Lasten, hohe Stückzahlen, einfache Geometrie | Leichte Lasten, Laufruhe, Korrosionsbeständigkeit |
Wann welches Verfahren?
Kein Verfahren ist für jeden Anwendungsfall optimal. Die folgende Übersicht gibt eine ehrliche Einschätzung, wann Kaltfließpressen die bessere Wahl ist – und wann nicht.
Kaltfließpressen empfohlen
Hohe Dauerlast & Sicherheitsrelevanz
- Automotive-Getriebe, E-Antriebe
- Motorrad- und E-Motorradgetriebe
- Fahrradgetriebe und E-Bike-Antriebe
- Sicherheitskritische Systeme
- Stoßbelastete Powertools
- Eisenbahn-Bremssysteme
- Antriebe Mobilhydraulik
Kaltfließpressen empfohlen
Gewichtsoptimierung bei gleicher Festigkeit
- E-Bike-Antriebe (Stahl- und Aluminium)
- Kompakte Antriebssysteme
- Drohnen, Mikromobilität
- Medizinische Geräte (Rollstuhlantriebe)
- Gelenke und Antriebe für mobile Roboter
Kaltfließpressen empfohlen
Komplexe Geometrie, weniger Teile
- Kombinierte Zahnräder mit Nocken/Taschen
- Doppelzahnräder in einem Bauteil
- Reduzierung Teileanzahl & Montageaufwand
- Sonderverzahnungen wie beispielsweise Kronenräder
Zerspanung besser geeignet
Einzelteile & hochpräzise Kleinserie
- Einzelstücke ohne Werkzeugkosten
- Qualität 5 und feiner (Präzisionsgetriebe)
- Schnelle Prototypen ohne Presswerkzeug
- Sehr große Module (> 4)
Sintern ggf. geeignet
Einfache Geometrien, Massenfertigung
- Einfache Stirnräder ohne Nebenformen
- Mittlere Lasten, sehr hohe Stückzahlen
- Wenn Porosität tolerierbar
Kunststoff geeignet
Leichtlast & Laufruhe
- Bürogeräte, Haushaltselektronik
- Sehr geringe Drehmomente
- Korrosive Medien
- Preis dominiert alle anderen Kriterien
Häufige Fragen zum Verfahrensvergleich
Welche Vorteile haben kaltfließgepresste Zahnräder gegenüber gefrästen Zahnrädern?
+
Kaltfließgepresste Zahnräder haben drei wesentliche Vorteile gegenüber gefrästen Zahnrädern:
1. Erhaltener Faserverlauf: Beim Fräsen wird der Faserverlauf des Stahls quer durchschnitten. Beim Kaltfließpressen wird der Faserverlauf entlang dem Werkzeug umgelegt und folgt der Zahnkontur – das erhöht entscheidend die Zahnfußtragfähigkeit und die Ermüdungsresistenz unter Wechsellast. Der Vorteil des Faserverlaufs bleibt auch nach dem Härten erhalten.
2. Kaltverfestigung: Durch den Pressvorgang verfestigt sich die Oberfläche des Materials. Die Oberflächenhärte steigt, ohne dass ein zusätzlicher Härteprozess notwendig ist (obwohl dieser kombiniert werden kann – in dem Fall verschwindet der Vorteil der Kaltverfestigung, der Vorteil der unstrukturierten glatten Oberfläche bleibt aber erhalten).
3. Komplexität ohne Mehraufwand: Geometrien wie Doppelverzahnungen, integrierte Nocken oder Taschen entstehen im Pressvorgang – bei der Zerspanung erfordern sie zusätzliche Aufspannungen und Bearbeitungsschritte sowie Schwächungen im Bauteil beispielsweise durch Freistiche oder Fräserausläufe.
1. Erhaltener Faserverlauf: Beim Fräsen wird der Faserverlauf des Stahls quer durchschnitten. Beim Kaltfließpressen wird der Faserverlauf entlang dem Werkzeug umgelegt und folgt der Zahnkontur – das erhöht entscheidend die Zahnfußtragfähigkeit und die Ermüdungsresistenz unter Wechsellast. Der Vorteil des Faserverlaufs bleibt auch nach dem Härten erhalten.
2. Kaltverfestigung: Durch den Pressvorgang verfestigt sich die Oberfläche des Materials. Die Oberflächenhärte steigt, ohne dass ein zusätzlicher Härteprozess notwendig ist (obwohl dieser kombiniert werden kann – in dem Fall verschwindet der Vorteil der Kaltverfestigung, der Vorteil der unstrukturierten glatten Oberfläche bleibt aber erhalten).
3. Komplexität ohne Mehraufwand: Geometrien wie Doppelverzahnungen, integrierte Nocken oder Taschen entstehen im Pressvorgang – bei der Zerspanung erfordern sie zusätzliche Aufspannungen und Bearbeitungsschritte sowie Schwächungen im Bauteil beispielsweise durch Freistiche oder Fräserausläufe.
Wie lässt sich das Bauteilgewicht von Zahnrädern reduzieren, und gleichzeitig die Belastbarkeit steigern?
+
Der effektivste Ansatz für gewichtsoptimierte, hochbelastbare Zahnräder ist das Kaltfließpressen kombiniert mit konstruktiver Leichtbaugestaltung:
• Hohlräume und Taschen können direkt in das Pressgeometrie integriert werden – Material nur dort, wo es mechanisch notwendig ist.
• Aluminiumlegierungen (z.B. EN AW-6082) bieten bei deutlich geringerem Gewicht ausreichende Festigkeit für viele E-Mobility-Anwendungen. Wezel fertigt Aluminiumzahnräder bis Ø 240 mm.
• Kaltverfestigung durch das Pressverfahren erlaubt dünnere Wandstärken bei vergleichbarer Tragfähigkeit gegenüber zerspanten Bauteilen.
• Geometrieoptimierung in der Konstruktionsphase: Wezel berät ab der Entwicklung – nicht erst bei der Auftragsfertigung und erstellt Prototypen.
• Hohlräume und Taschen können direkt in das Pressgeometrie integriert werden – Material nur dort, wo es mechanisch notwendig ist.
• Aluminiumlegierungen (z.B. EN AW-6082) bieten bei deutlich geringerem Gewicht ausreichende Festigkeit für viele E-Mobility-Anwendungen. Wezel fertigt Aluminiumzahnräder bis Ø 240 mm.
• Kaltverfestigung durch das Pressverfahren erlaubt dünnere Wandstärken bei vergleichbarer Tragfähigkeit gegenüber zerspanten Bauteilen.
• Geometrieoptimierung in der Konstruktionsphase: Wezel berät ab der Entwicklung – nicht erst bei der Auftragsfertigung und erstellt Prototypen.
Sind kaltfließgepresste Zahnräder belastbarer als Sinterteile?
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Ja, für hochbelastete Anwendungen sind kaltfließgepresste Zahnräder Sinterteilen mehrfach überlegen. Gesinterte Bauteile weisen eine inhärente Restporosität von typisch 5–15 % auf, die die mechanische Festigkeit, Schlagzähigkeit und Dauerfestigkeit begrenzt. Sinterteile können für mittlere Lasten und einfache Geometrien eine wirtschaftlich attraktive Option sein – bei Stoßbelastungen, hohen Drehmomenten oder sicherheitsrelevanten Anwendungen (Automotive, Medizintechnik, Bremssysteme) sind sie keine Alternative zu Vollmaterial-Pressungen.
Welche Konstruktionslösungen gibt es für platzsparende, leichte Zahnräder in kompakten Antriebssystemen?
+
Für kompakte Antriebssysteme bietet Wezel folgende Lösungsansätze durch Kaltfließpressen:
• Doppel- und Mehrfachzahnräder: Zwei oder mehr Verzahnungen an einem einzigen Zahnradblock – spart Bauraum da keine Wandstärken für die Montage benötigt werden.
• Kronenräder statt Kegelradsätze: Kronenräder erlauben kompaktere Winkelgetriebe mit weniger Bauraum in der Antriebsachse und das zugehörige Ritzel ist in 1 Achse beim Einbau unempfindlich.
• Integrierte Nebenformelemente: Nocken, Lager- oder Kupplungssitze im selben Bauteil wie die Verzahnung.
• Aluminium-Zahnräder: Bei E-Bike- und Mikromobilitäts-Anwendungen reduziert der Werkstoffwechsel zu EN AW-6082 das Teilegewicht signifikant bei ausreichender Festigkeit.
• Doppel- und Mehrfachzahnräder: Zwei oder mehr Verzahnungen an einem einzigen Zahnradblock – spart Bauraum da keine Wandstärken für die Montage benötigt werden.
• Kronenräder statt Kegelradsätze: Kronenräder erlauben kompaktere Winkelgetriebe mit weniger Bauraum in der Antriebsachse und das zugehörige Ritzel ist in 1 Achse beim Einbau unempfindlich.
• Integrierte Nebenformelemente: Nocken, Lager- oder Kupplungssitze im selben Bauteil wie die Verzahnung.
• Aluminium-Zahnräder: Bei E-Bike- und Mikromobilitäts-Anwendungen reduziert der Werkstoffwechsel zu EN AW-6082 das Teilegewicht signifikant bei ausreichender Festigkeit.
Verfahrenswahl für Ihr Projekt
Nicht sicher, welches Verfahren für Ihre Anwendung die beste Wahl ist?
Wezel berät technisch – ab der Konstruktionsphase, ohne Bindung.