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Neue Absatzmöglichkeiten für die europäische Werkzeugindustrie durch automatisiertes Polieren

16.09.2010
Durch automatisierte Prozesse lässt sich die Bearbeitungszeit des manuellen Polierens auf ein Zehntel verkürzen. Ein internationales Konsortium aus Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen untersucht deshalb nun unter Federführung zweier Fraunhofer-Institute die Automatisierung von Polierprozessen im Forschungsprojekt »poliMATIC«.

Das Projekt wird innerhalb der kommenden drei Jahre mit 3,9 Milionen Euro von der Europäischen Kommission gefördert. Ziel ist es, Herstellungskosten im Werkzeug- und Formenbau zu reduzieren und gleichzeitig das Problem des Fachkräftemangels für das manuelle Polieren zu lösen.

Die Werkzeugindustrie in Europa verzeichnet einen jährlichen Umsatz von 13 Milliarden Euro. Bei der Herstellung von Spritzgussformen entfallen 12 bis 15 Prozent der Produk-tionskosten und 30 bis 50 Prozent der Produktionszeit auf das Polieren. Die überwiegend kleinen und mittleren europä-ischen Unternehmen, die sich auf die Produktion von Werk-zeugen und Formen spezialisiert haben, stehen heute in einem Preiskampf mit Asien. Die Oberflächenbearbeitung der Werkzeuge außerhalb Europas ist hier oft nur der Anfang – häufig werden später noch weitere Schritte des Herstellungs-prozesses entlang der gesamten Wertschöpfungskette verlagert.

Um dieser Herausforderung entgegenzutreten, hat ein europäisches Konsortium innovativer Unternehmen und Forschungseinrichtungen bereits im Juni 2010 das Projekt »poliMATIC« ins Leben gerufen. Das Verbundprojekt ist gezielt auf KMU ausgerichtet und wird über einen Zeitraum von drei Jahren mit 3,9 Millionen Euro von der europäischen Kommission gefördert. Die beiden Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT koordinieren das Projekt.

Ziel von PoliMATIC ist es, zwei automatisierte Poliertechniken zu entwickeln, die bei vollständiger CAD/CAM-Kompabilität bis zu 30 Mal schneller zum gewünschten Ergebnis führen als das manuelle Polieren. Auf diese Weise können sich die Polierfacharbeiter auf komplexere Teile der Werkzeuge konzentrieren.

Die Oberflächenrauheit von Werkzeugen und Formen ist ausschlaggebend, um den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen gerecht zu werden. Daher nutzt die euro-päische Werkzeugindustrie unterschiedliche Poliertechniken dazu, die geeigneten Oberflächenrauheiten zu erzeugen. Die geläufigen automatisierten Polierverfahren basieren jedoch hauptsächlich auf großflächigem Materialabtrag, etwa beim Elektropolieren, elektro-chemischen Polieren oder beim Gleitschleifen. Die Folgen sind oft eine ungleichmäßige Qualität der polierten Formen und Werkzeuge sowie Kantenabrundungen und Formabweichungen. Darüber hinaus sind tiefere Aussparungen schwieriger zu bearbeiten. Die bisher bekannten Automationstechniken sind daher für die meisten Werkzeuge mit Freiformflächen und funktionsrelevanten Kanten nicht geeignet.

Der Werkzeugbau setzt daher vielfach immer noch auf das das manuelle Polieren. Doch hier hängt die Qualität stark von den Fähigkeiten und Erfahrungen des Arbeiters ab, der die sehr anspruchsvolle aber monotone Arbeit verrichten muss. Der aktuelle Mangel an ausgebildeten Facharbeitern führt in ganz Europa zu Schwierigkeiten, geeignetes Personal zu finden. Die niedrige Bearbeitungsgeschwindigkeit – normalerweise zwischen 10 und 30 min/cm2 – und die sequentiellen Arbeitsabläufe machen die Herstellung von Formen und Werkzeugen zeitraubend und kostenintensiv.

Die Partner im Projekt poliMATIC bieten deshalb mit den neuen Prozessen zum Laserpolieren (LP) und zum kraftgeregelten roboterunterstützten Polieren (FCRP -force-controlled robot polishing) eine neue Perspektive, um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Werkzeugindustrie durch kürzere Bearbeitungszeiten bei der Oberflächenbearbeitung zu stärken. Die drei Institute und zwölf Unternehmen aus acht europäischen Ländern beabsichtigen, mit LP und FCRP automatisierte Polier-techniken in die Fertigung von hochwertigen Produkten einzuführen.

Als Ergebnis des Projekts poliMATIC sollen Bearbeitungsstrategien für dreidimensionale Bauteile und eine wissensbasierte CAx-Plattform entstehen. Eine weitere Projektaufgabe ist der Langzeittest automatisiert polierter Werkzeuge. Um das automatisierte Polieren im Vergleich zum manuellen beurteilen zu können, untersuchen die Projektpartner auch neue messbare Kriterien für die Oberflächenqualität. Die Ergebnisse des poliMATIC-Projekts veranschaulichen dann automatisiert polierte, komplexe Formen und Werkzeuge der Industriepartner.

Ansprechpartner
Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:
Dr.-Ing. Edgar Willenborg
Laserpolieren
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15, 52074 Aachen, Deutschland
Telefon +49 241 8906-213
edgar.willenborg@ilt.fraunhofer.de
M.Sc. André Drimeyer Wilbert
Roboterunterstütztes Polieren
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17, 52074 Aachen, Deutschland
Telefon +49 241 8904-441
andre.wilbert@ipt.fraunhofer.de

Axel Bauer | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ilt.fraunhofer.de
http://www.ipt.fraunhofer.de

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