Hightech-Bearbeitung mit integrierter Reinigung

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Rückstände im µ-Bereich können zu Ausschuss führen

Mit dem Laserstrahl können unterschiedliche Materialien wie etwa Stahl, Aluminium, Messing, Hartmetall, Keramik, Graphit und Borcarbid bearbeitet werden. Während des Abtragprozesses entstehen sehr feine Rückstände wie Schlacke oder Zunder, die über eine Absaugung entfernt werden. «Bei sehr filigranen Formen, insbesondere mit steilen Wänden, können sich extrem kleine Teile dieser Rückstände auf der Oberfläche anlagern, die den Laserstrahl in seiner Wirkung beeinträchtigen und zu Ausschuss führen würden. Deshalb müssen sie zuverlässig entfernt werden», erklärt Michael Kuhl.

Trockenes Verfahren mit geringem Platzbedarf

Für die Teilereinigung hat der Entwicklungsleiter vor rund sechs Jahren nach einer Lösung gesucht, mit der er Maschinen für entsprechende Aufgaben ausstatten kann und ist dabei auf die CO-Schneestrahltechnologie der ACP - Advanced Clean Production GmbH gestossen. Da es sich bei der Kohlendioxid-Reinigung um ein trockenes Verfahren handelt und das System des Wiernsheimer Unternehmens nur einen geringen Platzbedarf erfordert sowie einfach in den Fertigungsprozess zu integrieren ist, war es optimal für den Einsatz in den Laserbearbeitungsmaschinen geeignet.

«Ich habe damals auch mit anderen Anbietern von Kohlendioxid-Schneestrahlreinigungsanlagen gesprochen, allerdings war das System von ACP das bei weitem professionellste. Die räumliche Nähe hat ebenfalls eine Rolle gespielt, denn bei einem solchen Projekt muss man sehr interaktiv miteinander arbeiten und das klappt mit acp auch sehr gut», berichtet Michael Kuhl.

Reinigungsversuche untermauern die Eignung

Basis der Entscheidung waren Reinigungsversuche mit unterschiedlichen Teilen im Technikum des Wiernsheimer Unternehmens. Sie belegten, dass die Rückstände zuverlässig entfernt werden. Bei diesem Reinigungsverfahren kommt flüssiges Kohlendioxid als Strahlmittel zum Einsatz, das bei Sauer aus Flaschen zugeführt wird. Der ungiftige und nicht brennbare CO-Schnee entfernt durch die Kombination mechanischer, chemischer sowie thermischer Eigenschaften feste und filmische Verunreinigungen trocken und rückstandsfrei.

Beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche verflüssigen sich die Schneekristalle und sublimieren nach dem Aufprall. Durch den Sublimationsimpuls werden die auf den Werkstücken vorhandenen partikulären Feinstverschmutzungen gelöst und abgetragen. In der Flüssigphase wirkt das umweltneutrale Kohlendioxid als Lösemittel und entfernt filmische Schichten oder Verunreinigungen. Die geringe Härte der winzigen Schneekristalle gewährleistet dabei, dass die Oberflächen der filigranen Werkstücke nicht beschädigt werden.

Reinigungskopf als Überschall-Zweistoffringdüse

Grundlage des guten Reinigungsvermögens der Schneekristalle ist der als Überschall-Zweistoffringdüse ausgeführte, patentierte ACP-Reinigungskopf. Das flüssige Kohlendioxid entspannt beim Austreten aus der Düse zu einem Schnee/Gas-Gemisch, das den Kernstrahl bildet. Zusätzlich wird Druckluft als Mantelstrahl zugeführt, der die CO-Schneekristalle auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Die Beschleunigung mit Druckluft bewirkt eine im Vergleich zu Einstoff-Düsensystemen wesentlich höhere Reinigungsleistung bei geringem Kohlendioxidverbrauch.

«Wesentlich für das gute Reinigungsergebnis ist, dass die Dosierung von Kohlendioxid und Druckluft exakt aufeinander abgestimmt sind», beschreibt Michael Kuhl.

Intervall-Reinigung durch integriertes System

Um erforderliche Reinigungsschritte während des mehrstündigen Laserbearbeitungsprozesses durchführen zu können, integriert Sauer das CO-Reinigungssystem in die Laseranlage. Die Bearbeitung des Werkstücks erfolgt auf einer mit X- und Y-Achse sowie auf einer mit Drehtisch ausgestatteten Führungsmaschine. Für die Reinigungsintervalle, die jeweils bei rund 10 Minuten liegen, positioniert die Führungsmaschine das Bauteil entsprechend einem teilespezifischen Programm vor dem Reinigungskopf. «Durch die Integration CO-Schneestrahlreinigung können unsere Kunden selbst extrem filigrane Teile und bei bestimmten Materialien auch steile Wände bis zu 90° mit einer Tiefe von bis zu 2 mm mit höchster Präzision herstellen», führt der Entwicklungsleiter aus.

Autor

Doris Schulz, Journalistin

D-70825 Korntal

Information

ACP - Advanced Clean Production GmbH

Martin Frohn, Im Hasenlauf 2

D-75446 Wiernsheim-Pinache

Tel. +49 7041 9600 0

www.acp-micron.com

mail@acp-micron.com

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