Fertigungsverfahren zur Nachbearbeitung von Werkstücken Mit magnetorheologischem Strömungsschleifen Innenkanten bearbeiten

Strömungsschleifen ist gut geeignet, um innen liegende Bauteiloberflächen wie Innenkanten oder Bohrungen zu schleifen und zu polieren. Dabei wird ein Fluid mit Schleifpartikeln durch die Bauteile gepumpt. Bei kompliziert geformten Innenbereichen können jedoch Totflusszonen entstehen, wo die Strömung erliegt, sodass der Bereich nicht zu bearbeiten ist. Abhilfe schafft eine neue Methode, das magnetorheologische Strömungsschleifen, das Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM entwickelt haben.

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Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik

Auch kompliziert geformte Bauteile müssen teilweise innen geschliffen, verrundet, entgratet oder ihre Innenfläche funktionalisiert werden. Das kann Werkstücke aus metallischem 3D-Druck betreffen, medizinische Implantate, Einspritzdüsen im Automobil, Kühlkanäle in Turbinenschaufeln oder Werkzeuge, bei denen eine Erodierschicht zu entfernen ist. Dazu pumpen die Hersteller beim Strömungsschleifen oder hydroerosiven Verrunden eine Flüssigkeit mit Schleifpartikeln durch das Bauteil. Die abrasiven Partikel schleifen so an den Innenoberflächen entlang und glätten sie.

Oberflächen in Totvolumen bearbeiten

Das Ergebnis des herkömmlichen Verfahrens hängt maßgeblich von der Strömungsmechanik ab: Aufgrund der Bauteilgeometrie strömt die Schleifsuspension an manchen Bereichen stärker oder schwächer – die Oberfläche wird unterschiedlich stark bearbeitet. In so genannten Totvolumen kommt der Strömungsdruck fast komplett zum Erliegen. »Dort sind dann die Abrasivkörner so gut wie wirkungslos, auch wenn hin und her, also reversierend, gepumpt wird«, erklärt Dr. Claas Bierwisch, Wissenschaftler in der Gruppe Pulvertechnologie, Fluiddynamik am Fraunhofer IWM in Freiburg. Bei dem neu entwickelten Bearbeitungsverfahren werden die Schleifpartikel zusätzlich von einem um das Bauteil angelegten Magnetfeld bewegt. »Es steuert die so genannten magnetorheologischen Schleifmedien zu den Bauteilbereichen, an denen sie wirken sollen – Strömungskraft und Magnetkraft ergänzen sich und so können die Schleifpartikel auch im hintersten Winkel ihre Arbeit tun«, erläutert Bierwisch. MM

* Thomas Götz ist für die Presse- und Öffentlichkeitsarbeit am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM zuständig, Tel. (0761) 5142-153, thomas.goetz@iwm.fraunhofer.de

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