Vereinskurier - Ausgabe 8 - August 2003

Dr. Hans Buschbeck, Dr. Günter Schmidt

Das Zentralinstitut für Fertigungstechnik (ZIF) in Karl-Marx-Stadt und seine Wirksamkeit im Maschinenbau der DDR

In Chemnitz steht an der Kreuzung der Bahnhof- mit der Brückenstraße ein nicht zu übersehender, heute z.T. "rückgebauter" Gebäudekomplex. Vielen Einwohnern ist er noch als Zentralinstitut für Fertigungstechnik des Maschinenbaues (ZIF) bekannt. Später wurde dieses Institut Betriebsteil I im Forschungszentrum des Werkzeugmaschinenbaues (FZW). Der Gebäudekomplex wurde auf einer von den Bomben des zweiten Weltkrieges hinterlassenen Trümmerfläche errichtet und im April 1964 bezogen. Damit erhielt das ZIF im Rahmen des Wiederaufbaues des Stadtzentrums von Karl-Marx-Stadt moderne Gebäude mit allen funktionellen Bedingungen für eine erfolgreiche Arbeit.

Wie kam es zur Gründung eines solchen Institutes und was hat es geleistet? Auf diese Fragen soll der nachfolgende Beitrag eine Antwort geben.

Nachdem die durch den zweiten Weltkrieg zerstörten Betriebe vom Schutt beräumt und die verbliebenen Werkzeugmaschinen aus den Trümmern geborgen und instand gesetzt waren, konnte die Produktion im Maschinenbau Ostdeutschlands wieder aufgenommen und bis zum Ende der vierziger Jahre schrittweise erweitert werden. Hierbei waren viele Schwierigkeiten der Nachkriegs-zeit zu überwinden. So z.B. das Fehlen von für die wirtschaftliche Entwicklung dringend benötigter Maschinen und Anlagen, die demontiert und als Reparationsleistungen in die Sowjetunion abtransportiert werden mussten oder auch der durch Kriegstod, Gefangenschaft und Abwanderung bedingte Mangel an Fachkräften.
Am Beginn der 50er Jahre dominierte in den Maschinenbaubetrieben der DDR die Klein- und Mittelserienfertigung. Der technologische Fortschritt wurde besonders durch solche Rationalisierungsmaßnahmen wie der Modernisierung der Werkzeugmaschinen, dem Einsatz leistungsfähiger Schneid-stoffe sowie Anwendung von Neuerermethoden und Verbesserungsvorschlägen erreicht. Einige Jahre später zeigte es sich jedoch, dass unter den Bedingungen der Planwirtschaft im Maschinenbau der DDR eine mobilisierende und über die Betriebsgrenzen hinausgehende Kraft fehlte, die sowohl den vorhandenen Produktionserfahrungen als auch den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen der Technologie und der modernen Betriebsorganisation schneller und in größerer Breite zum Durchbruch verhalf.

Diese Situation führte im Jahr 1956 zur Gründung eines Institutes für Technologie und Organisation (ITO) in Karl-Marx-Stadt, das mit etwa 80 Mitarbeitern in Übereinstimmung mit den Prioritäten der wirtschaftlichen Entwicklung in der DDR vorrangig auf den Schwermaschinenbau orientiert war. Wissenschaftler aus der Sowjetunion leisteten bei der Institutsgründung mit ihren Erfahrungen aus solchen analogen Instituten ihres Landes wie dem Allunionsinstitut für die Projektierung des Schwermaschinenbaues (WPTI) in Moskau und dem Zentralen Forschungsinstitut des Schwermaschinenbaues (ZNIITMASCH) in Moskau praktische "Geburtshilfe".
Eine wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Arbeit des neuen Institutes bestand zunächst in der Qualifizierung der Mitarbeiter für solche Hauptaufgaben wie der Verallgemeinerung von bewährten Rationalisierungslösungen der Betriebe, der Erforschung von neuen Lösungen für eine effektive und qualitative Produktion sowie der spezifischen oder auch der komplexen Erprobung der Forschungsergebnisse als Pilotlösungen in einem Betrieb, um sie nachfolgend in geeigneter Form einer Vielzahl von weiteren Betriebe nutzbar zu machen.
In diesem Sinne ist zur stärkeren überbetrieblichen Nutzung von Verbesserungsvorschlägen und von Neuerermethoden ein intensiver Erfahrungsaustausch durch Instrukteure des ITO organisiert worden. Bekannt wurde hierbei u.a. der "Arbeiterforscher Thümmel" durch den engagierten Erfahrungs-austausch zur Einführung von Methoden des rationellen Entgratens von Kleinteilen im Maschinenbau. Neue Lösungen wurden z.B. zur Rationalisierung des innerbetrieblichen Transportes auf der Basis von standardisierten Transporthilfsmitteln und von Gabelstaplern entwickelt und als spezifische Pilotlösungen im Schraubenwerk Finsterwalde und in der Wälzlagerfabrik Böhlitz-Ehrenberg erprobt. Bei der Übertragung der hierbei gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen auf weitere Betriebe half u.a. auch der Fachausschuss "Palettenverkehr" der Ingenieurorganisation KdT mit, der in der Folgezeit eine bedeutende Rolle bei der Durchsetzung der Transportrationalisierung spielte.

Im Rahmen von komplexen Pilotlösungen der Rationalisierung wurden Ergebnisse zur Fertigungstechnik in Form von Typentechnologien, Ergebnisse zur Betriebsorganisation in Form von Typenorganisationslösungen sowie Ergebnisse zu Transport-, Umschlag- und Lagerprozessen (TUL-Prozessen), zur Materialverbrauchs- und zur Arbeitszeitnormung im VEB Zahnschneidemaschinen-fabrik "Modul" in Karl-Marx-Stadt und im VEB Werkzeugmaschinenfabrik Marzahn in Berlin erprobt. Wirksame Formen zur Verallgemeinerung und damit zur Breitenwirksamkeit der Arbeitsergebnisse des ITO und anderer Institute waren 1957 die "Lehrschau der Technologie" und in der Folgezeit die "Lehrschau der Standardisierung" in Leipzig, wo mit Vorträgen, Problemdiskussionen und Filmvorführungen verbundene Ausstellungen vielfältige Lösungen zur Rationalisierung der Produktion im Maschinenbau sowie zur Standardisierung von technologischen Parametern (z.B. von Schleifaufmaßen) und von Rationalisierungsmitteln (z.B. von Werkzeugen) zeigten.
Im Zusammenhang mit dem weiteren Wachstum der Industrie in der DDR erfolgte 1958 eine Profilierung des ITO zum Zentralinstitut für Fertigungstechnik (ZIF), wobei sich das Arbeitsgebiet jetzt nicht mehr nur auf den Schwermaschinenbau, sondern auf den gesamten Maschinenbau erstreckte. Der Gestaltung des neuen Profils lag die Erwartung zugrunde, dass künftig der notwendige wissenschaftlich-technische Vorlauf für die Rationalisierung der Produktion im Maschinenbau sowohl durch die Erforschung spezifischer technologischer Lösungen als auch durch solche komplexen technologischen Konzepte erreicht wird, die von der zunehmenden Vernetzung der Fertigungstechnik und der Fertigungsorganisation im technologischen Prozess ausgehen und die zu einer hohen Nutzenswirksamkeit führen.

Um diese Erwartungen zu erfüllen, waren noch mehr und noch besser qualifizierte Fachkräfte erforderlich. Aus diesem Grund wurden nachfolgend zu den in der Mehrzahl vorhandenen Fachschulabsolventen und Praktikern verstärkt Hochschulingenieure und Wissenschaftler für die Forschung gewonnen. Eine wesentliche qualitative und quantitative Verstärkung des fertigungstechnischen Potentials wurde 1960 durch die Fusion des ZIF mit dem Institut für bildsame Formung in Zwickau erreicht, das fortan als ZIF-Außenstelle und als Bereich für die umformtechnischen Fertigungsverfahren wirkte.
Die Forschungsarbeit des ZIF auf dem Gebiet der Fertigungstechnik erstreckte sich damit jetzt auf alle wesentlichen im Maschinenbau vertretenen Fertigungsverfahren außer Schweißen und Gießen. Ziel der Verfahrensforschung war die Neu- und Weiterentwicklung von Fertigungsverfahren, die in der Regel mit dem Bau und mit der Erprobung eines Funktionsmusters des Gerätes, der Maschine oder der Anlage sowie mit deren Überleitung zum Serienhersteller endete. Zur weiteren Zielstellung der Verfahrensforschung gehörte die Optimierung von Fertigungsverfahren, bei der das optimale Zusammenwirken der jeweiligen Verfahrenskomponenten untersucht wurde und die mit der Verallgemeinerung und mit der Veröffentlichung von Anwendungsrichtlinien mit Verfahrensparametern zur Nutzung durch die Betriebe endete. Hiervon ausgehend entstanden in der Folgezeit niveaubestimmende fertigungstechnische Lösungen, von denen viele patentiert wurden und die sowohl national einen großen Nutzen erreichten als auch international eine hohe Anerkennung fanden.
Hierzu gehörte bei den Verfahren der Umformtechnik die Entwicklung des Querwalzens mit geradlinigen Werkzeugen. Dieses Verfahren, mit dem z.B. in Kombination mit dem spitzenlosen Schleifen für den Automobilbau solche Werkstücke wie Kugelbolzen hergestellt wurden, führte zu einer Produktivitätssteigerung um bis zu 400%. Hierfür sind die Entwickler des Verfahrens mit dem Nationalpreis für Wissenschaft und Technik ausgezeichnet worden. Ebenfalls niveaubestimmend waren solche Verfahren wie das gratlose Schmieden, das bei verbesserter Werkstückqualität eine wesentliche Materialeinsparung ermöglichte und in das Schmiedewerk Roßwein übergeleitet wurde sowie das Strangpressen von Rohren und von Profilen aus hochlegierten Stählen, das als Grundlage für den Aufbau einer Strangpressanlage im Stahl- und Walzwerk Gröditz diente. Diese Anlage trug wesentlich dazu bei, die Versorgung der Maschinenbaubetriebe mit hochwertigen Halbzeugen zu verbessern. Für das Kaltfließpressen von rotationssymmetrischen Voll- und Hohlkörpern, das gegenüber der spanenden Fertigung eine Zeiteinsparung bis zu 50% und eine Materialeinsparung bis zu 40% ermöglichte, übte das ZIF für den Maschinenbau eine Leitfunktion aus. Diese Funktion umfasste die Verfahrensoptimierung, die Einflussnahme auf die Entwicklung der Maschinen, die Ermittlung geeigneter Teilesortimente und die Mitwirkung beim Aufbau von zentralen Fertigungen. Erwähnenswert sind auch die Forschungsarbeiten des ZIF zu den Verfahren der Blechbearbeitung und hierbei besonders zur Hochgeschwindigkeitsumformung, wo Werkstücke aus solchen schwer umformbaren Metallen wie z.B. Molybdän auch bei den bis dahin nicht realisierbaren Umformverhältnissen bearbeitet werden konnten.

Schwerpunkt bei den spanenden Fertigungsverfahren war die Verfahrensoptimierung in Form der Erforschung und Erprobung von vorwiegend spanarmen Bearbeitungstechniken, in Form der Erprobung von neuen Schneidstoffen und günstigen Schneidengeometrien, in Form der Ermittlung wirksamer Schneidhilfsstoffe sowie in Form der Entwicklung neuer Konzepte für Vorrichtungen. Beispiele hierfür sind die kombinierten Bearbeitungstechniken "Ausbohren und Glattwalzen von Bohrungen" sowie "Querwalzen und spitzenlosem Schleifen von Rundkörpern", das "Feinfräsen von Großteilen aus Grauguss" anstatt des Schleifens, die "Entwicklung und die Erprobung des Tiefschleifens", das "Bearbeiten von schwer spanbaren Werkstoffen" wie z.B. von Cr-Mo-Stählen mit Hartmetall und mit superharten Schneidstoffen sowie das "Feindrehen mit Schneidkeramik".

Die Arbeitsergebnisse wurden in Anwendungsrichtlinien mit Bearbeitungsrichtwerten zur Nutzung in Betrieben des Maschinenbaues bereitgestellt sowie als Entwicklungsforderungen an die Hersteller von Maschinen, Werkzeugen, Schneidstoffen und Schneidhilfsstoffen übergeben. Zu den Arbeitsergebnissen gehörte die Entwicklung eines universell anwendbaren Baukastens für Vorrichtungen der Spanungstechnik, dessen Serienproduktion im VEB Vorrichtungsbau Hohenstein-Ernstthal erfolgte und auf dessen Basis mit Unterstützung des ZIF Vorrichtungsausleihstationen eingerichtet wurden.

Bei den abtragenden Fertigungsverfahren dominierte am ZIF die Forschung und Entwicklung auf den Gebieten der elektrochemischen und der elektroerosiven Metallbearbeitung sowie des Vibrationsgleitschleifens. Die Anwendung des Vibrationsgleitschleifens zum Entgraten von Kleinteilen aus Stahl, Grauguss, Kupfer, Aluminium und Plastwerkstoffen ermöglichte Zeiteinsparungen bis zu 60%. Hierzu wurde am ZIF eine Baureihe von Gleitschleifanlagen entwickelt und an den Hersteller übergeleitet. Weiterhin wurden für alle Abtrageverfahren die Forschungsergebnisse in Anwendungs-richtlinien für die Maschinenbaubetriebe verfügbar gemacht.

Als Zentralstelle für Wärmebehandlungsverfahren oblag dem ZIF die wissenschaftlich-technische Betreuung der Wärmebehandlung in den Maschinenbaubetrieben. Hierzu gehörte die Entwicklung und die Weiterentwicklung von thermischen und von chemisch-thermischen Wärmebehandlungsverfahren, die Beurteilung von entsprechenden technologischen Projekten und von Schadensfällen, die Erprobung entwickelter Wärmebehandlungsanlagen und die Ausarbeitung von Entwicklungsforderungen an die Anlagenhersteller. Arbeitsergebnisse waren z.B. das Allzahnhärten für Zahn-räder sowie die Hartstoffbeschichtung für Bauteile und für Werkzeuge. Bei Werkzeugen ermöglichte die Hartstoffbeschichtung eine Erhöhung der Standzeiten um bis zu 400%. Zu den weiteren Arbeitsergebnissen gehörten die Integration der induktiven Erwärmung in technologische Prozesse von zentralen Fertigungen (u.a. in die zentrale Fertigung für Wellen im Textilmaschinenbau) und die Entwicklung des Abschreckmittels "Aquaplast" für das Härten und Vergüten.

Bei den Verfahren zur Oberflächenbehandlung ging es am ZIF um die Erforschung der technologischen Bedingungen für die Anwendung moderner Beschichtungstechnik sowie um die Entwicklung und Weiterentwicklung von Beschichtungsverfahren auf organischer und auf anorganischer Basis. Hierzu gehörte das effektive und qualitätssichernde Beschichten mit wasserverdünnbaren Anstrichstoffen durch Elektrophorese und deren Anwendung besonders im Werkzeugmaschinen- und im Textilmaschinenbau, das Beschichten von Metallen mit Polytetrafluoräthylen (PTFE) und dessen Anwendung für die Beschichtung von Haushaltsgegenständen, das chemische Vernickeln anstelle des galvanischen Vernickelns zum Verschleiß- und zum Korrosionsschutz und dessen Anwendung in der Halbleiterindustrie sowie das Metallisieren von Plasten. Ein Beispiel für die Nutzung des Plastmetallisierens im Automobilbau war das dekorative Verchromen der Trabant-Rückleuchte. Einen hohen Neuheitsgrad hatte auch die Entwicklung des sogenannten Mefogaverfahrens zur Herstellung von Formen für die Plastverarbeitung und für Sinterprozesse durch das thermische Behandeln von Nickellegierungen und den hiermit erreichbaren konturengerechten Schichtauftrag. Hierfür wurden die Entwickler des Verfahrens mit dem Nationalpreis für Wissenschaft und Technik ausgezeichnet.

Artikel wird im Vereinskurier 09 fortgesetzt