Oberflächennachbearbeiten eines SLM-Ventils mit Tauchgleitläppen

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Mikron Switzerland AG, Division Tool

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Drei Läppmittel bei Versuchen zur Nachbearbeitung der mit SLM hergestellten Bauteile

Die Versuche wurden unter Verwendung von drei unterschiedlichen Läppmitteln mit den Herstellerbezeichnungen QZ, HSC 1/300 und H 4/400 durchgeführt (Bild 2). Das Läppmittel QZ besteht aus Edelkorund beziehungsweise Aluminiumoxid und hat einen Korndurchmesser von dG ≈ 0,4 mm bis dG ≈ 0,8 mm. Das Läppmittel HSC 1/300 ist eine Mischung aus Siliziumcarbid (SiC) mit einem Korndurchmesser von dG ≈ 0,2 mm und Walnussschalengranulat mit einem Korndurchmesser von 0,8 mm ≤ dG ≤ 1,3 mm. Das Läppmittel H 4/400 besteht aus mit feinem Diamantpulver besetztem Walnussschalengranulat mit einem Korndurchmesser von 0,5 mm ≤ dG ≤ 0,8 mm (Bild 2).

Im Rahmen der Untersuchungen wurden am Fraunhofer-IPK verschiedene Bearbeitungsstrategien zur Nacharbeit von SLM-Bauteilen entwickelt. Bild 3 zeigt beispielhaft die Reduzierung der Oberflächenrauheit über der Bearbeitungszeit tB bei dem Einsatz einer optimierten Bearbeitungsstrategie, welche den sequenziellen Einsatz unterschiedlich abrasiver Läppmittel vorsieht. Die Messungen wurden mit einem optischen Kontur- und Oberflächenmessgerät Infinite-Focus der Firma Alicona Imaging GmbH, Graz (Österreich), durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass der arithmetische Mittenrauwert von Ra = 5,8 μm auf Ra = 1,7 μm und die gemittelte Rautiefe von Rz = 40,4 μm auf Rz = 7,2 μm reduziert werden konnte. Die mit 1 bis 6 gekennzeichneten Messstellen in Bild 4 sind detailliert mit der jeweiligen 3D-Aufnahme der Oberfläche an Messstelle 1 gezeigt. Die optische Oberflächenbewertung zeigt die Verbesserung der Oberfläche durch das Tauchgleitläppen.

Tauchgleitläppen für die direkte Nachbearbeitung von SLM-Bauteilen sehr gut geeignet

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Tauchgleitläppen für die direkte Nachbearbeitung von SLM-Bauteilen sehr gut geeignet ist. Am Fraunhofer-IPK sind dafür unterschiedliche Bearbeitungsstrategien entwickelt und untersucht worden. Durch den Einsatz einer sequenziellen Bearbeitungsstrategie konnte die mittlere Rautiefe um bis zu 82 % reduziert werden. Allerdings ist bei diesem Verfahren darauf zu achten, dass es bei einer besonders komplexen Werkstückgeometrie zu Strömungsschatten kommen kann und die Bearbeitungsergebnisse dann nicht gleichmäßig am gesamten Bauteil auftreten.

Weiteres Forschungspotenzial wird im Zusammenhang mit neuartigen SLM-Werkstoffen und einer neuartigen Maschinenkinematik, zum Beispiel der Streamfinish-Kinematik, gesehen.

Literatur

• [1] Poprawe, R. (2004): Lasertechnik für die Fertigung, Aachen: Springer Verlag

• [2] SLM Solutions GmbH, Lübeck 2011, http://www.slm-solutions.com/cms/upload/pdf/SLM-Material.pdf

• [3] DIN 8589-17; Fertigungsverfahren Spanen, Teil 17 (2003): Gleitspanen, Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Berlin: Beuth Verlag

• [4] Uhlmann, E. (2012): Tauchgleitläppen zur Schneidkantenpräparation von Mikrofräsern, in: WT Werkstattstechnik online, Ausgabe 11/12, Springer-VDI-Verlag

• [5] Otec Präzisionsfinish GmbH: Prospekt Serie DF-Tools, 2012

* Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in 10587 Berlin, Dr.-Ing. Armin Löwenstein ist Leiter der Gruppe Mikrozerspanung und stellvertretender Abteilungsleiter Mikroproduktionstechnik, André Bergmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Produktionssysteme /Abteilung Fertigungstechnologien.

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