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 Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht EMO 2017: Smarte Lösungen für Produktionsoptimierung und Sägetechnologie
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften