Hochglänzende Freiformflächen automatisch auf Stahlformen erzeugen

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Automatische Bahnführung gleicht der üblichen Bewegung

Ein Ziel des Projekts ist es, die einzelnen Prozessschritte, die für plane Geometrien bereits bekannt sind, auf frei geformte Oberflächen zu übertragen. Um schließlich eine defektfreie Hochglanzoberfläche zu erzeugen, arbeitet die Robotersteuerung mit einer Bahnführung, die der Polierbewegung des manuellen Bearbeiters ähnelt.

Vorab erodierte oder gefräste Stahloberflächen erhalten auf diese Weise nach mehrfachem Wechsel von Werkzeugen und Pasten eine einheitliche und defektfreie Qualität. Erstmals konnte das Fraunhofer IPT mit dem robotergestützten Fertigungssystem bereits ein vorgefrästes, frei geformtes Bauteil schrittweise bis zum abschließenden Finish mit Filzwerkzeug und 3-µm-Diamantpaste endbearbeiten, so dass als Resultat eine hochglänzende Oberfläche entstand.

Das Fertigungssystem umfasst eine Roboterzelle – bestehend aus der Einhausung, einem konventionellen Sechs-Achs-Knickarmroboter, der Werkstückhandhabung mit Poliersuspensionsversorgung, diversen Nebenaggregaten und der Polierspindel. Zum Einsatz kommen dabei kommerziell erhältliche oder neu entwickelte Polierwerkzeuge auf Membranbasis.

Polierspindel ist das Herz des Systems

Die Polierspindel, die das Fraunhofer IPT eigens für dieses System konstruiert hat, bildet zusammen mit der CAD/CAM-Kopplung des Roboters das Herz des Systems. Aufgrund der Adaption der CAD/CAM-Bahnplanung sowie der Polierspindel gelingt die komplexe, schrittweise Prozessführung zur Feinbearbeitung frei geformter Stahlwerkzeuge.

Die Polierspindel verfügt über insgesamt vier integrierte Antriebe und einen komplexen mechanischen Aufbau mit integrierter Kraftaktorik und Sensorik. So lässt sich die entscheidende, prozessrelevante Größe des Bearbeitungsdrucks hochgenau einstellen und regeln. Ein variabel einstellbares Exzentersystem, das unterschiedlichste Geschwindigkeitsprofile in der Bearbeitungszone umsetzen kann, verhindert ausgeprägte, gerichtete Texturen auf der polierten Oberfläche. Durch Überlagerung der Exzenterbewegung und der CAM-gesteuerten Bahn des Roboters lässt sich die Bewegung des manuellen Polierens nachahmen (Bild 2).

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