Strömungsschleifen ermöglicht flexible Endbearbeitung komplexer Strukturen

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Während des Bearbeitungsvorgangs sorgt eine Heiz-/Kühlvorrichtung für eine konstante Prozesstemperatur und gleich bleibende Abtrennbedingungen. Der untere Kolben schiebt das Schleifmedium durch die Aufnahmevorrichtung entlang der zu bearbeitenden Werkstückoberflächen in den oberen Zylinder. Bei Erreichen des oberen Totpunkts wird der Vorgang in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt.

Strömungsschleifen wurde in den 60er Jahren erfunden

Die einstellbaren Prozessgrößen sind außer dem Arbeitsdruck die Arbeitstemperatur und die Bearbeitungszeit. Die Werkzeugspezifikation leitet sich aus der Viskosität des Trägermaterials, aus der Korngröße sowie dem Mischungsverhältnis ab.

Das Strömungsschleifen wurde in den 60er-Jahren durch zwei verschiedene US-amerikanische Firmen entwickelt. Die ersten Anwendungen dienten der aufstrebenden Luft- und Raumfahrttechnik. Insbesondere im Apollo-Programm wurde die Endbearbeitung an hochlegierten Bauteilen durch Strömungsschleifen vorgenommen. Mit dem Verfahren können aufwändige manuelle Polier- und Entgratoperationen, die eine geringe Reproduzierbarkeit des Arbeitsergebnisses aufwiesen, ersetzt werden (Bilder 2 und 3).

Das Endbearbeitungsverfahren entfernt mit geringen Abtrennraten schichtweise Oberflächen und erzeugt dadurch hohe Oberflächenqualitäten mit weitestgehend schädigungsfreien Randzonen. Daher kommt es im Werkzeug- und Formenbau immer häufiger zum Einsatz. Extrusionswerkzeuge und Strangpressmatrizen müssen im industriellen Einsatz in regelmäßigen Intervallen nachbearbeitet werden.

Strömungsschleifen entfernt Materialreste an Extrusionswerkzeugen in zwei Minuten

In Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass innerhalb von zwei Minuten Bearbeitungszeit an Extrusionswerkzeugen Materialreste rückstandsfrei entfernt, scharfe Kanten verrundet und eine Verbesserung der Oberflächengüte von Ra = 2 µm auf Ra = 0,2 µm erzielt werden. Heute wird das Strömungsschleifen ebenso in den Bereichen Feinwerktechnik, Kraftfahrzeug-, Werkzeug- und Maschinenbau sowie bei Bauteilen der Hydraulik und Pneumatik eingesetzt.

Um einerseits eine wirtschaftliche Technologie für den industriellen Einsatz bereitzustellen und andererseits die Potenziale dieses Verfahrens ausschöpfen zu können, wurden am PTZ in verschiedenen Projekten die Grundlagen des Strömungsschleifprozesses untersucht. Bestandteil aktueller Forschungsarbeiten ist es, eine Steigerung der Reproduzierbarkeit von Ergebnissen sowie der Maßhaltigkeit am Bauteil herbeizuführen.

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