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Laser polieren Metalle auf Hochglanz

25.01.2010
Metalloberflächen zu polieren ist eine anspruchsvolle, aber monotone Aufgabe, für die sich nur schwer geeignete Nachwuchskräfte finden. Poliermaschinen sind keine Alternative zur Handarbeit – sie kommen an viele Flächen nicht heran. Eine Lösung: Laser polieren das Metall.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen haben eine Möglichkeit entwickelt, die Polierarbeiten zu automatisieren: „Wir polieren die Oberfläche nicht manuell mit Schleif- und Poliermitteln, sondern mit einem Laser“, sagt Dr.-Ing. Edgar Willenborg, Gruppenleiter am ILT.

Laserstrahl schmilzt Oberfläche zum Polieren an

„Der Laserstrahl schmilzt die Oberfläche etwa 50 bis 100 µm tief an. Die Oberflächenspannung sorgt dafür, dass das flüssige Metall gleichmäßig verläuft und geglättet erstarrt“, erläutert Willenborg weiter.

Wie beim herkömmlichen Schleifen und Polieren werden diese Prozesse immer feiner: Im ersten Schritt schmelzen die Forscher etwa 100 µm der Oberfläche an, in weiteren Schritten schmelzen sie diese Fläche immer weniger tief.

„Diese Umschmelztiefe können wir durch verschiedene Parameter einstellen: durch die Laserleistung, durch die Geschwindigkeit, mit der der Laser über die Oberfläche fährt, und durch die Länge der jeweiligen Laserpulse“, sagt Willenborg.

Laser-Poliermaschinen arbeiten noch nicht so glatt

Kann ein Handpolierer die Oberflächenrauheit auf Ra 5 nm minimieren, schafft es der Laser derzeit auf 50 nm. Beim Laserpolieren wird die Oberfläche somit noch nicht so glatt wie bei perfekter Handarbeit.

Dennoch sieht Willenborg einen großen Markt: „Wir wollen vor allem die mittleren Qualitäten automatisieren: 50 nm Rauheit reicht für viele Anwendungen und für die Formen für Standardkunststoffteile aus.“ Der Highend-Bereich dagegen soll weiterhin Handarbeit bleiben.

Laser-Poliermaschinen arbeiten deutlich schneller

Der Zeitgewinn durch das Laserpolieren und die damit verbundene Kostenersparnis sind enorm: Benötigt ein Facharbeiter per Hand etwa 10 bis 30 min pro Quadratzentimeter, schafft der Laser die gleiche Fläche in etwa 1 min.

Einen Prototypen der Laserpoliermaschine gibt es bereits, die Wissenschaftler des ILT haben ihn mit der Maschinenfabrik Arnold entwickelt. In ein bis zwei Jahren, schätzt Willenborg, ist das System einsatzbereit.

Josef-Martin Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/oberflaechentechnik/articles/247223/

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