Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weiche Schleifpasten geben harten Oberflächen den rechten Schliff

23.02.2010
Das Strömungsschleifen gibt selbst Keramikteilen den rechten Schliff. Ausschlaggebend dafür ist die viskoelastische Schleifpaste. Sie spielt dort ihre Vorteile aus, wo man mit konventionellen Verfahren nicht hinkommt. Computergestützte Prozesssimulationen sollen helfen, die Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu verbessern.

In der Industrie haben Bearbeitungsmaschinen die Handarbeit in vielen Bereichen ersetzt. Doch gerade bei komplexen Arbeiten zeigt sich, dass die automatischen Gesellen zehn linke Daumen haben können. Filigrane Werkzeuge, die etwa Aluminium- oder Kunststoffprofile umformen, werden daher oft noch von Meisterhand poliert. So können ein bis zwei Tage vergehen, bis ein Werkzeug fertig bearbeitet ist.

Polymeres Schleifwerkzeug für Apollo-Programm entscheidend weiterentwickelt

Mit einer „flüssigen Feile“ ist die gleiche Arbeit dagegen in einer halben Stunde getan. Gerade im Formen- und Werkzeugbau findet das Endbearbeitungsverfahren deshalb immer häufiger Einzug. Für das amerikanische Apollo-Programm ist das polymere Schleifwerkzeug Mitte der 1960er Jahre entscheidend weiterentwickelt worden, um schwer erreichbare Innenkonturen an Bauteilen der Luft- und Raumfahrttechnik zu bearbeiten. Oft müssen komplex geformte dreidimensionale Oberflächen mit Hinterschneidungen präzise entgratet und poliert werden. Konventionelle Verfahren stoßen dabei an ihre Grenzen.

Als Arbeitsmedium dient ein flüssiger Kunststoff, der Schleifkörner aus Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Borkarbid oder Diamant enthält. Je nach Werkstoff, Bauteilkomplexität und Anwendungsfall unterscheiden sich die Pasten in Zusammensetzung und Viskosität. Die Werkstücke werden, häufig in Mehrfachaufnahmen, in das geschlossene System der Maschine gebracht und bearbeitet.

Bei jeweils optimalem Druck wird die Suspension durch die zu bearbeitenden Bauteilöffnungen gepresst. Dank seiner Fließeigenschaften passt sich das Medium jeder beliebigen Kontur und Oberflächenform an und trennt dabei gezielt Material ab.

Bearbeitungsstrategien zusammen mit Micro-Technica Technologies stetig überarbeitet

Wissenschaftler am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin nehmen die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Werkstückeigenschaften, Maschinenparametern und Schleifmediumspezifikationen genau unter die Lupe. Gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Micro-Technica Technologies, Kornwestheim, werden dabei Maschinenkonzepte, Schleifmedienrezepturen und Bearbeitungsstrategien stetig überarbeitet, um die Maßhaltigkeit im Bereich weniger Mikrometer sowie die Reproduzierbarkeit der Arbeitsergebnisse zu verbessern.

Die Wissenschaftler nutzen beispielsweise zur Verfahrensauslegung eine leistungsfähige Software zur Strömungssimulation mittels CFD (Computational Fluid Dynamics). Mit geringem Aufwand können so die Strömungsverhältnisse auch bei sehr komplexen Bauteilgeometrien berechnet werden. Darauf aufbauend lassen sich beispielsweise Aufnahmevorrichtungen strömungstechnisch optimieren und Bearbeitungsergebnisse vorhersagen.

Auch fluide Schleifwerkzeuge verschleißen im Einsatz

Bislang sind derartige Untersuchungen zur Prozessauslegung empirisch in langwierigen und kostenintensiven Vorversuchen vom Fachpersonal durchgeführt worden. Wie bei jedem Schleifverfahren unterliegt auch das fluide Schleifwerkzeug im Einsatz einem Verschleiß. Früher Austausch von Schleifmedium treibt Kosten unnötig in die Höhe, dagegen beeinträchtigt zu spätes Austauschen die Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Eine dafür entwickelte Technologiedatenbank soll zukünftig dem Anwender in Abhängigkeit von der Bearbeitungsaufgabe und -strategie die noch verbleibende Standzeit des Mediums vorhersagen.

Betrachtet man die bearbeiteten Werkstücke, können sowohl Charakteristika einer geläppten Oberfläche als auch einer vorwiegend schleifenden Bearbeitung festgestellt werden. Aufgrund der mangelnden optischen Zugänglichkeit während des Bearbeitungsprozesses ist bis heute nur unzureichend geklärt, in welchem Maße unterschiedliche Mechanismen für das Abtrennen der Oberfläche verantwortlich sind.

Dieser Tatsache ist es zuzuschreiben, dass dieses Verfahren unter verschiedenen Bezeichnungen am Markt bekannt ist, zum Beispiel Strömungsschleifen, Druckfließläppen, Extrusionshonen oder Hubschleifen mit viskosen Medien. Auch diesbezüglich kann eine CFD-Simulation zur Klärung beitragen. Denn mit bekannten rheologischen Kenngrößen des Mediums lassen sich im mikroskopischen Bereich Randbedingungen testen, die einzelne Schleifkörner zu „ritzendem“ oder „rollendem“ Verhalten an Bauteiloberflächen anregen.

Kantenpräparation an Zerspanwerkzeugen im Fokus der Wissenschaft

Ein Forschungszweig mit zunehmendem wirtschaftlichen Interesse stellt die Kantenpräparation an Zerspanwerkzeugen in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. Es konnte gezeigt werden, dass die gezielte Verrundung von Werkzeugkanten eine vier- bis achtfache Erhöhung der Standzeit ermöglicht. Auch bei der Präparation von Schneidkanten bietet das Strömungsschleifen aufgrund des flexiblen Werkzeugs ein großes Anwendungspotenzial.

Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb stellt auf der Grindtec 2010 aus

In umfangreichen technischen Untersuchungen werden Mechanismen der Oberflächenentstehung und Kantenausprägung, Ausbildung der Topografie sowie die Änderung der chemischen Zusammensetzung an hochharten Werkstoffen wie Hartmetallen, Keramiken und Nickel-Basis-Legierungen erforscht.

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin wird auf der Fachmesse Grindtec 2010 (Halle 5, Stand 548) Innovationen zur schleifenden Bearbeitung vorstellen. Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), Berlin, präsentiert es eine Reihe von Innovationen: zum Beispiel eine hochflexible, automatisierte Roboterzelle zum Entgraten komplexer Konturen sowie zur Reparatur von Turbinen- und Triebwerkskomponenten, Prozesse zur Schneidkantenpräparation, Anwendung und Herstellung vollkeramischer Fräswerkzeuge sowie innovativer Hochleistungsschleifbänder.

Außerdem werden Ergebnisse aus aktuellen Forschungsschwerpunkten zum HSG/HPG auf Plan-, Profil- und Rundschleifmaschinen vorgestellt.

Dipl.-Ing. Vanja Mihotovic ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin. Prof. Dr. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann ist Leiter des Fachgebiets Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik am IWF sowie Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin.

Vanja Mihotovic und Eckart Uhlma | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/oberflaechentechnik/articles/251395/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flüssiger Wasserstoff im freien Fall
05.12.2016 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops