Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser poliert Bauteile auf Hochglanz

29.09.2011
Bauteile – etwa für den Werkzeug- und Formenbau – müssen bislang aufwändig manuell poliert werden.

Bald könnte das automatisiert und damit viel schneller gehen: Vom 29.11. bis zum 2.12. präsentieren Fraunhofer-Forscher auf der Messe EuroMold 2011 in Frankfurt (Halle 11, Stand C66) eine Werkzeugmaschine, die auch komplexe 3D-Oberflächen mittels Laserstrahlung auf Hochglanz bringt.

Millimeter für Millimeter glättet die Fachkraft mit Schleifsteinen und Polierpasten die Oberfläche einer Metallform. Etwa zehn Minuten pro Quadratzentimeter benötigt sie dafür – eine zeitintensive und damit kostspielige Angelegenheit. Viele Unternehmen haben es zudem schwer, Nachwuchskräfte für diese anspruchsvolle, aber gleichzeitig monotone Tätigkeit zu finden.

Die Zeiten mühsamer Handarbeit könnten bald der Vergangenheit angehören: Gemeinsam mit der Maschinenfabrik Arnold und der S&F Systemtechnik haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT eine neuartige Werkzeugmaschine entwickelt, die auch komplexe Oberflächen poliert – mit Hilfe von Laserstrahlen. »Während konventionelle Verfahren Unebenheiten an der Oberfläche abtragen, schmilzt der Laser eine dünne Randschicht von etwa 20 bis 100 µm an der Oberfläche an«, erklärt Dr.-Ing. Edgar Willenborg, Gruppenleiter am ILT in Aachen. »Diese verflüssigt sich und wird anschließend durch die physikalisch immer vorhandene Oberflächenspannung glatt gezogen«.

Abhängig vom Werkstoff erreichen die Projektpartner mit ihrem Verfahren bereits eine Oberflächengüte von einem Mittenrauhwert Ra von 0,1 bis 0,4 µm. »Beim manuellen Polieren lassen sich zwar noch bessere Ergebnisse erzielen«, räumt Willenborg ein. »Für viele Branchen ist aber eine mittlere Oberflächenqualität ausreichend – etwa beim Fertigen von Formen für die Glasherstellung, Umform- oder Schmiedewerkzeuge.« Solche Produktionen könnten sich mit der Neuentwicklung des Aachener Instituts zukünftig viel Zeit und Geld sparen: Die Maschine bearbeitet eine Fläche bis zu zehnmal schneller als ein Handpolierer und ist bestens für die Serienproduktion sowie das Polieren kleiner Stückzahlen geeignet.

Die neue Laserpolieranlage besteht aus einer 5-achsigen Portalmaschine und einem zusätzlichen 3-achsigen Laserscanner. Dank dieser Konstruktion ist das Werkstück von allen Seiten zugänglich. Ein Spiegelsystem lenkt die Laserstrahlung dabei so um, dass hohe Vorschubgeschwindigkeiten – der Weg, den der Laserstrahl in Vorschubrichtung in einer bestimmten Zeit am Werkstück entlang zurücklegt – von über einem Meter pro Sekunde auch auf kleinen Flächen erreicht werden. Auch eine durchgängige CAM-NC-Datenkette existiert bereits: Ausgangspunkt der Datenkette ist ein 3D-CAD-Modell des zu polierenden Bauteils. Anhand dieses Modells werden die Bahndaten für den Laserstrahl berechnet. »Für diesen Schritt nutzen wir konventionelle CAM-Programme (Computer Aided Manufacturing), wie sie auch beim Fräsen eingesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass das Programm in der Regel bereits im Betrieb vorhanden ist und die Mitarbeiter in der Bedienung geschult sind«, erläutert Willenborg. Anschließend werden die ermittelten Bahndaten an eine spezielle, am ILT entwickelte Postprozessor-Software übergeben. Diese passt beispielsweise den Laser an den jeweiligen Einstrahlwinkel oder die Bauteilkanten an.

Nicht zuletzt bietet die neue Bearbeitungstechnologie Vorteile bei der Maschinenentwicklung: »Indem wir mit einem völlig neuen Wirkprinzip arbeiten, können die entsprechenden Maschinen viel leichter gebaut werden«, sagt Willenborg. »Denn im Gegensatz zu konventionellen Verfahren ist beim Laserpolieren nicht die Steifigkeit der Maschine ausschlaggebend für die Bauteilqualität, sondern die Physik der Oberflächenspannung.«

Aktuell steht die Laserpolieranlage kurz vor der Einsatzreife. Auf der diesjährigen EuroMold zeigen die Forscher ihre Neuentwicklung erstmals der Öffentlichkeit.

Britta Widmann | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht COMPAMED 2017 zeigte neue Fertigungsverfahren für individualisierte Produkte
06.12.2017 | IVAM Fachverband für Mikrotechnik

nachricht Schlanke Motorsteuergeräte schaffen Platz im Schaltschrank erweitert RiLine Compact - Portfolio
30.11.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften