Mehr Power durch Pyramiden
Der Schleifsektor zählt nach wie vor zu den Stiefkindern der Automation. Mit der Entwicklung eines neuartigen strukturierten Schleifmittels von 3M soll sich das allerdings ändern. Erfahrungen eines Systemhauses für Robotikanwendungen in den Bereichen Schleifen, Entgraten und Polieren zeigen: „Trizact™ Strukturiertes Schleifmittel“ empfiehlt sich besonders für den Einsatz in Automationslösungen.
Bislang mußten Produkte mit besonders feiner Oberfläche, wie chirurgische Instrumente, Armaturen oder Turbinenschaufeln, vor dem Polieren mit hohem Aufwand geschliffen werden, denn für jeden einzelnen Bearbeitungsschritt erhielt die Poliermaschine von der Grob- bis zur Feinbearbeitung eine neues Schleifband. Es dürfte einleuchten, daß sich diese Prozedur drastisch auf die Umrüstzeiten auswirkte. Einzige Alternative bisher: Der Einsatz mehrerer Schleifmaschinen mit unterschiedlichen, den jeweiligen Bearbeitungsschritten angepaßten Schleifbändern.
Hohe Standzeiten – wenig Bearbeitungsschritte
„Der Markt verlangt aus diesem Grund eigentlich schon lange nach einem Produkt mit hohen Standzeiten, das zudem in der Oberflächenbearbeitung mit vergleichsweise wenigen Bearbeitungsschritten auskommt, um den gesamten Produktionsprozeß beim Trockenfeinschliff zu optimieren und somit kostengünstiger zu gestalten“, meint Dipl.-Ing. Stefan Nowak, bei 3M Deutschland zuständig für die technische Verkaufsunterstützung von Produkten für Oberflächentechnologien.
3M hat nun speziell für den Trockenfeinschliff von harten Metalloberflächen, wie Edelstahl, und Legierungen aus Titan, Kobalt, Nickel sowie Chrom eine völlig neue Technologie umgesetzt. Die amerikanische Mutter entwickelte pyramidenförmige Schleifkörper und verband diese mit Hilfe derpatentierten Mikroreplikations-Technik dauerhaft zu einem strukturierten Schleifmittel mit flexiblem J- oder halbflexiblem
X- Gewebe für den Feinkornbereich von P120 bis P2500. Die strukturierte Anordnung der gleichmäßigen Schleifminerale ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Schleifmitteln einen konstanteren und effektiveren Abtrag an der Werkstückoberfläche.
„Tests ergaben, daß mit “Trizact™ Strukturiertem Schleifmittel„ die Rüstzeiten deutlich reduziert und im Vergleich zu konventionellen Schleifwerkzeugen eine effektive Standzeitverbesserung um das 15fache erzielt werden“, betont Nowak und gibt ein konkretes Beispiel: „Zum Schleifen von Turbinenschaufeln setzten wir ein herkömmliches Schleifband mit einer Körnung von P80 an und bearbeiteten dann über P240 mit der abschließenden Körnung von P400.“ Während das konventionelle Schleifmittel bis zum Verschleiß gerade mal 10 Turbinenschaufeln bearbeitete, konnten mit dem neuen 3M Produkt rund 80 Schaufeln geschliffen werden. Dabei wurde auch noch die mittlere Körnung ausgelassen, und dennoch eine bessere Oberflächengüte erzielt. „Selbst bei starkem Abtrag garantiert die pyramidenförmige Anordnung der Aluminiumoxid- bzw. Siliziumcarbid-Schleifminerale eine feine Oberfläche“, versichert Stefan Nowak.
Für Automationslösungen prädestiniert
„Eine Eigenschaft, die Trizact™ besonders für Automationslösungen prädestiniert“, erklärt Dipl.-Ing. Thorsten Schüppstuhl von der carat robotic innovation GmbH aus Dortmund. Der Systemtechniker verwendete das Strukturierte Schleifmittel bei der Entwicklung einer Roboterzelle zur Schleifbearbeitung von Kraftwerksturbinenschaufeln mit variablerGeometrie im Längenbereich von circa 150 bis 500 mm. An einem, in der Roboterschleifzelle integrierten, PC-Arbeitsplatz werden offline insgesamt 15 für die jeweilige Turbine relevante Parameter eingegeben. Darauf basierend erzeugt das System automatisch die Bearbeitungsprogramme. „Die positiven Trizact™ Eigenschaften erleichtern maßgeblich die daran anschließende Prozeßoptimierung“, so Schüppstuhl. Die Zelle selbst besteht aus vier von carat speziell für den Robotereinsatz entwickelten Schleifmaschinen. Als fünfte Komponente komplettiert eine Bürstenmaschine mit einer Schleiflamellenscheibe das System. Um die Nebenzeiten zu reduzieren, werden Vor- bzw. Feinschliff der Saug- respektive Druckseite in der Zelle durchgeführt.
Weniger Andruckkraft bei gleicher Abtragsleistung
Warum das Dortmunder Systemhaus gerade Trizact ™ für seine Roboterschleifzellen verwendet, erklärt Thorsten Schüppstuhl: „Das Schleifen von Turbinenschaufeln mit Robotern ist eine diffizile Aufgabe, sie können nicht, wie ein Schleifer, flexibel auf die jeweils benötigte Andruckkraft bei der Oberflächenbearbeitung reagieren.“ Der Einsatz von „Trizact™ Strukuriertem Schleifmittel“ mit der pyramidenförmigen Anordnung seiner Schleifminerale bietet hier unbestritten Vorteile. So verlangt die spezielle Struktur des Schleifmittels etwa ein Drittel der Andruckkraft eines konventionellen Schleifmittels und erzielt dabei dennoch die gleiche Abtragsleistung. „Durch die geringen Andruckkräfte vermeiden wir Fehler bei der Bearbeitung und erzielen eine absoluthochwertige Oberflächengüte“, erläutert Schüppstuhl.
Weiteres Argument für den Robotereinsatz des 3M Produktes ist die Konstanz von Abtrag und Rauhigkeit. „Diese weisen“, so Schüppstuhl weiter, „vom ersten bis letzten Schliff bezogen auf die gesamte Standzeit nur geringste Schwankungen auf, während ein herkömmliches Schleifwerkzeug zu Beginn des Schleifprozesseshohe Rauhigkeit und hohen Abtrag hat, die dann aber im weiteren Verlauf stark abfallen.“
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