«Linear Force Finishing»-Verfahren zur Oberflächenbearbeitung Neues Gleitschleifverfahren für komplexe Bauteile

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Hohe Anforderungen an Oberflächen technischer Bauteile und immer weniger Facharbeiter. Zwei Faktoren, die viele Firmen vor Herausforderungen stellen. Sei es durch den Einsatz von additiven Fertigungsmethoden oder Effizienzsteigerungen bei konventionell gefertigten Bauteilen. Oberflächenglättungen bis hin zur Politur werden immer wichtiger. Dies lässt sich mit manuellem Schleifen nur eingeschränkt realisieren. Neben dem hohen Zeitaufwand spielt die Wiederholgenauigkeit eine grosse Rolle. Wie in jedem Bereich unterliegen manuelle Tätigkeiten einer gewissen Schwankung, die im Nachhinein aufwendig durch Qualitätssicherungsmassnahmen abgesichert sein müssen.

Um den Kundenbedürfnissen etwa im Bereich Post Processing der additiven Fertigung zu entsprechen, hat die Spaleck Oberflächentechnik GmbH & Co. KG ein neues Verfahren zum Glätten und Polieren von komplexen Werkstücken entwickelt.

Spaleck Oberflächentechnik hat als Hersteller von Gleitschleifanlagen mehr als 100 Jahre Erfahrung im Erzielen höchster Oberflächenqualitäten. Neben der richtigen Maschinentechnik ist eine massgeschneiderte Verfahrenstechnik für jeden Kunden essenziell. Nur die Kombination aus Gleitschleifanlage, den richtigen Verfahrensmitteln und der dazugehörigen Verfahrenstechnik garantiert den Erfolg der Oberflächenbearbeitung.

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Additive Fertigung: Gleitschleifverfahren stossen an ihre Grenzen

Die Analyse der branchenspezifischen Bedürfnisse der additiven Fertigung zeigte, dass die herkömmlichen Gleitschleifverfahren in diesem Bereich teilweise an ihre Grenzen stossen. Grund hierfür sind verschiedene Besonderheiten. Dazu zählen an erster Stelle die komplexen Geometrien, die oftmals nur additiv gefertigt werden können.

Starke Oberflächenglättung – Vermeidung von Kantenverrundung

Darüber hinaus weisen die Ausgangsoberflächen häufig hohe Rauheitswerte auf und bedürfen einer starken Oberflächenglättung, wobei gleichzeitig eine Kantenverrundung möglichst vermieden werden soll. Diese Anforderungen finden sich neben der additiven Fertigung aber auch im Bereich von Guss- oder auch Präzisionsfrästeilen. Immer dort, wo konventionelles Gleitschleifen an seine Grenzen stösst, kann nun das neue «Linear Force Finishing»-Verfahren mit seinen hervorragenden Oberflächenbearbeitungseigenschaften eingesetzt werden.

Herkömmliche Gleitschleifprozesse: Schattenbildung möglich

Bei herkömmlichen Gleitschleifprozessen können komplizierte Geometrien zu sogenannter Schattenbildung führen. Das bedeutet, dass etwa Hinterschneidungen sowie innen liegende Flächen nicht in gleicher Intensität bearbeitet werden wie Flächen, die für die Schleifkörper gut zugänglich sind.

Hochfrequente Bewegung der Bauteile reduziert Schattenbildungen

Das neue «Linear Force Finishing»-Verfahren bietet hier Abhilfe. Durch die neuartige isolierte, hochfrequente Bewegung der Bauteile werden Schattenbildungen auf ein Minimum reduziert. Zusätzlich zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die Kantenverrundung deutlich minimiert und gleichzeitig der gesamte Oberflächenabtrag maximiert wird. Dies ist bei gewöhnlichen Gleitschleifprozessen nicht der Fall. Hier wird in erster Linie die Kante bearbeitet, wohingegen lange Bearbeitungszeiten nötig sind, um einen merklichen Oberflächenabtrag zu erzielen.

Intensive Flächenbearbeitung – kurze Laufzeit

Umfangreiche Tests haben gezeigt, dass das LFF-Verfahren diese «Gesetzmässigkeit» beinahe umkehrt. Neben der geringen Kantenverrundung und gleichzeitig intensiven Flächenbearbeitung überzeugt es durch die sehr kurzen Bearbeitungszeiten. Im Vergleich zu einem traditionellen Rund­trogvibrator ist die Bearbeitungszeit mit dem LFF-Verfahren je nach Bauteil bis zu 15-mal kürzer.

Zwei Maschinentypen verfügbar

Das LFF-Verfahren wird derzeit in zwei Maschinentypen bei Spaleck Oberflächentechnik angeboten. Die PPL300 mit ihren vier Werkstückträgeraufnahmen und dem 300-Liter-Bearbeitungsbehälter eignet sich besonders für die Serienfertigung von anspruchsvollen Bauteilen.

Die PPL15 ist eine Desktopvariante und wird mit ihrer einzelnen Werkstückträgeraufnahme meistens für Kleinserien oder Prototypenanwendungen eingesetzt. Beide Anlagen sind im Unterhalt besonders günstig. Durch die Besonderheit des LFF-Verfahrens, bei dem die Schleifkörper sich nur geringfügig bewegen, ergibt sich ein minimaler Schleifkörperverbrauch. Die Schleifkörper verschleissen sich nicht gegenseitig, sondern werden nur bei Kontakt mit dem Werkstück beansprucht. Die PPL-Familie zeichnet sich neben der Sparsamkeit durch hohe Flexibilität und eine schonende Bearbeitung aus. Sie ist vielseitig einsetzbar und arbeitet besonders sauber und geräuscharm.

Bereits erfolgreiche Anwendungen

Schon heute werden viele händische Schleifprozesse, wie etwa bei der Produktion von Lebensmittel- oder Pharmapumpen (Abbildung 1.1), durch das LLF-Verfahren ersetzt und somit wertvolle Arbeitskraft frei für andere wichtige Produktionsabläufe. Mit dem zunehmenden Fachkräftemangel wird sich dies zukünftig noch mehr auszahlen.

(böh)

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