Wer bei Federn nur an Kugelschreiber, Türklinken oder Fahrzeugfederungen denkt, unterschätzt, wie vielfältig einsetzbar und technisch bedeutsam diese teilweise wenig beachteten Bauteile sind. Ob in medizinischen Geräten, Energietechnik oder Industrieanlagen – Federn finden sich fast überall. Sie sind moderne Maschinenelemente, präzise berechnet, getestet und zunehmend mithilfe von Künstlicher Intelligenz entwickelt. Das wurde beim Ilmenauer Federntag 2025 deutlich. Über 60 Expertinnen und Experten aus Industrie, Forschung und Wirtschaft diskutierten Anfang Oktober an der TU Ilmenau aktuelle Themen der Federntechnik – von der Kreislaufwirtschaft über den Einfluss von Wasserstoff auf ihre Lebensdauer bis hin zu neuartigen Werkstoffen und 3D-Druck.
Hightech statt Draht von gestern: Ilmenauer Federntag 2025 zeigt Innovationskraft von Federn
Federn begegnen uns in unzähligen Alltagsprodukten, meist eher unscheinbar und häufig sogar unbemerkt, ob im Seifenspender, Hörgerät oder in der Insulinpumpe. Sie speichern Energie, gleichen Kräfte aus, puffern Bewegungen oder ermöglichen präzise Steuerungen – beispielsweise als Zug-, Druck- und Drehfedern, in Mikro- und Makrovarianten, gekrümmt, gewunden oder scheibenförmig. Auch in herausfordernden Umgebungen kommen sie zum Einsatz und sind deshalb besonderen Belastungen ausgesetzt: Sie werden mechanisch verformt, also durch Kräfte, Torsions- oder Biegemomente belastet, oder arbeiten zum Beispiel in korrosiven, das heißt aggressiven Umgebungen, die das Material angreifen. In Messgeräten müssen Federn nichtmagnetisch sein, in medizinischen Anwendungen wie selbstexpandierenden Stents ein Formgedächtnis besitzen und im Weltraum, in Industrieanlagen oder Kühlaggregaten besonders hitzebeständig oder kälteresistent sein. „All das muss bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe und der Federentwicklung beachtet werden“, erklärt Prof. Ulf Kletzin, Leiter des Fachgebietes Maschinenelemente und des Steinbeis-Transferzentrum (STZ) Federntechnik an der TU Ilmenau.
Deshalb werden auch heute noch die meisten Federn aus metallischen Werkstoffen gefertigt. „Federstahl ist elastisch, hochfest, verschleißarm und langlebig. Spezifisch geforderte Eigenschaften können über Legierungszusätze und über zu optimierende Fertigungsschritte eingestellt werden“, so Prof. Kletzin.
Und auch in der Federnindustrie muss man sich den neuen Herausforderungen hinsichtlich Nachhaltigkeit in ganzheitlichen Betrachtungen stellen. Nachhaltigkeit umfasst mit ökologischer Nachhaltigkeit, wirtschaftlicher Effizienz und sozialer Gerechtigkeit mehrere Dimensionen, die austariert werden müssen.
Neue Materialien, neue Methoden, neue Möglichkeiten
Beispielsweise bringt die Umstellung der Stahlindustrie in der Kreislaufwirtschaft durch zunehmenden Einsatz von Recyclingmaterial neue Herausforderungen mit sich. Wie Recyclinganteile im Stahl die Lebensdauer von hochdynamisch eingesetzten Federn verändern, wurde daher bei der Tagung ebenso diskutiert wie der Einsatz neuer Werkstoffe und Fertigungsmethoden wie faserverstärkter Kunststoffe oder additiv gefertigter Metall-Hohlstrukturen. Sie können den Leichtbau voranbringen und so beispielsweise auch in der Mobilität den CO₂-Abdruck verkleinern.
Die Teilnehmenden der Tagung beschäftigten sich außerdem mit der Frage, wie moderne Berechnungs- und Simulationsmethoden bis hin zu KI den Entwicklungsprozess beschleunigen und zeitintensive Entwicklungs- und Nachweisschritte ersetzen kann. Diskutiert wurde in Vorträgen schließlich auch, wie sich klassische Fertigungsschritte wie das so genannte Federendenschleifen und Vorsetzen weiter optimieren lassen.
Begleitet wurde die Tagung von einer Fachausstellung, bei der Unternehmen ihre neuesten Entwicklungen präsentierten – von Software zur Bauteildimensionierung über neue Strahlmittel zur Oberflächenbehandlung bis hin zu Messgeräten zur Bestimmung von Eigenspannungen. Laborführungen in der Maschinenhalle der TU Ilmenau boten zudem die Gelegenheit für Austausch, Netzwerken und neue Impulse.
Der inzwischen achte Ilmenauer Federntag, organisiert vom Steinbeis-Transferzentrum Federntechnik unter Leitung von Prof. Ulf Kletzin, in enger Kooperation mit der Forschungsgruppe Draht und Federn an der TU Ilmenau, dem Verband der Deutschen Federnindustrie e. V. (VDFI) und der Eisendraht- und Stahldraht-Vereinigung e.V. (ESV), hat gezeigt: Die Federntechnik ist ein Paradebeispiel dafür, wie viel Innovationskraft in scheinbar einfachen Dingen stecken kann.
Kontakt
Prof. Ulf Kletzin
Fachgebietsleiter Maschinenelemente