Die Reichle GmbH hat sich auf Narbungen und Texturen spezialisiert. Was früher geätzt wurde, ersetzt heute ein digitaler Prozess. Für Präzision und Wiederholgenauigkeit arbeitet die Agie Charmilles-Lasermaschine von GF Machining Solutions mit einem großen Softwarepaket. 

Lasertexturieren von Formwerkzeugen 

Laserstrukturieren

Oberflächenveredelung

Magie der Oberflächen  

Unzufrieden mit der Performance seiner Spritzgießformen war man im internen Werkzeugbau bei  Grässlin. Oerlikon Balzers riet zu  einer Beschichtung mit Balinit A, um den Abrasionsverschleiß einzudämmen. Nun arbeiten die Formeinsätze 10-mal so lange. 

Wie die Form mehr leistet 

Bei der Verbesserung des Rauheitsprofils kann selbst modernste Computertechnik absolut präzise und sensible Handarbeit nicht ersetzen. Die Spezialisten von SK Poliertechnik Kaup legen selber Hand an - und erreichen bei den von ihnen behandelten Werkzeugen eine Oberflächengenauigkeit von 3 µm. Das gilt für narbfähige Polituren ebenso wie für Strichpolituren und Hochglanzpolituren. Als Politur setzt SK die im Haus entwickelte X-Beschichtung Moldix ein und erreicht damit Oberflächenhärten von 1000 bis 1600 HV 0,1. 

Makelloses Finish 

Auszubildende des Reichle Technologiezentrums und dem Schenk & Schmid Werkzeugbau haben gemeinsam das Brettspiel „Top Form“ rund um das Thema Kunststoff entwickelt.

Nachwuchsförderung

Strategie und Organisation

Wirtschaft

Spritzgießwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Lohnfertigung

Top in Form

Am verbauten Werkzeug einen Defekt reparieren? Schnell, mobil und kabellos an sonst ungewohnten Orten eine Oberfläche nacharbeiten? Das sind Situationen, für die das neue Enesks mobile von Joke konzipiert wurde.

Oberflächentechnik

Perfekt für mobiles Arbeiten

Zum 1. Januar 2021 haben Marina und Marco Reichle die Geschäftsführung der Reichle Technologiezentrum GmbH übernommen.

Laserbearbeitungen

Generationswechsel beim Reichle Technologiezentrum

Kleinteile durchnummerieren? Barcodes oder QR-Codes aufbringen? Oder eine Gravur am besten gleich in die Form einbringen? Das sind mögliche Anwendungen des neuen ENESKAmarker 300 von Joke Technology.

Markieren und Oberflächenbearbeitung

Lasertechnik

ENESKAmarker 300 von Joke Technology

Für saubere und glänzende Oberflächen sorgt das Tisch-Feinstrahlgerät ›microjet‹ von joke. Die leichte, kompakte Maschine entfernt Rückstände oder Oxidationen und poliert Edelmetall-Oberflächen von Werkzeugen und Bauteilen aus Metall. 

Joke Technology: Feinstrahlgerät ›microjet‹ 

Schleifen, Polieren

Für das perfekte Finish 

Komplexe Geometrien in höchster Präzision schleifen – darauf hat sich Flury Tools spezialisiert. In verschiedenen Techniken werden so unterschiedliche Materialien wie Hartmetall und Cobalt bearbeitet. Mit seinem Know-how hat sich das Unternehmen eine Marktnische erobert.  

Filigranes Schleifen von Stanz- und Spritzgiesswerkzeugen  

Mit Fingerspitzengefühl  

Die Erich Grau GmbH in Sersheim ist ein renommierter Hersteller von elektromagnetischen Bauteilen und Komponenten für verschiedene Branchen. Die Firma achtet dabei auf besonders hohe Qualität und arbeitet mit hochmodernen Präzisionsstanzautomaten sowie mit Schleifmaschinen des Herstellers Okamoto. 

Erich Grau arbeitet mit der ACC-208CH-iQ von Okamoto 

Flachschleifmaschinen

Null Toleranz beim Schleifen von Stanzwerkzeugen 

Die schweizerische Strausak AG hat eine neue Schleifscheiben-Abrichtmaschine auf den Markt gebracht, die als Zubehör-Maschine zu vollautomatischen Schleifmaschinen eingesetzt werden kann. Damit können Schleifscheiben inhouse aufgearbeitet werden, was für die Betriebe eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bedeutet. Die W-Dress hat eine kleine Grundfläche von 800 x 35 x 1700 mm und ist sehr einfach zu bedienen: Nach dem Beladen müssen nur noch Länge, Winkel und Durchmesser eingestellt werden, und los gehts. 

Schleifscheiben selber richten 

Eine gebrauchsfertige Diamant-Paste aus der Sprühdose stellt Lach Diamant vor. Das Diamant-Spray MF wird einfach auf die zu bearbeitende Fläche aufgesprüht, und der Läpp- bzw. Polierprozess kann beginnen. Das umständliche Vorbereiten und Verteilen der bisher pastösen und konzentriert aus einer Spritze zu entnehmenden Diamant-Paste entfällt. Das Spray ist mit Diamant-Körnungen von 0,25 bis max. 90 µ lieferbar. 

Diamant-Paste zum Sprühen 

An der Frage ¿Was ist eigentlich Hochglanz`? scheiden sich die Geister. Denn bisher gibt es  für polierte Oberflächen keinen einheitlichen Standard. Mithilfe von Partnern entwickelten die Polierexperten von Bestenlehrer eine Musterplatte, die auf der Fakuma Premiere feiert. 

Standard für polierte Werkzeugoberflächen 

Hochglanz: neu definiert 

Boll Automation hat für den Werkzeugbau Siegfried Hofmann eine Lösung zum automatischen Polieren von Spritzgusswerkzeugen entwickelt. Die besondere Herausforderung war dabei, ein System  zu entwickeln, welches auch bei einer Stückzahl 1 wirtschaftlich einsetzbar ist.  

Automatisierungstechnik

Automatisches Polieren 

Wo im Werkzeugbau früher Genauigkeiten von 1/100 mm ausreichten, wird heute das µm gefordert. Dies bedingt auch erhöhte Anforderungen an die Ebenheit der Platten, mit denen der Werkzeugbauer arbeitet. Unebenheiten führen beim Einrüsten zu Spannungen und damit zu elastischen Verformungen. Das hat nach dem Abspannen nachteilige Auswirkungen auf die Toleranzen. Für die vorbereitende Bearbeitung des Plattenmaterials durch Flachschleifen wurde eine Vorrichtung entwickelt, die Maschinenzeit spart und auch von weniger geschultem Personal leicht zu bedienen ist.  

Fix Koordinaten-Schleiftechnik entwickelt Vorrichtung fürs Flachschleifen 

Werkstückspanntechnik, spanend

Vorrichtungssysteme

Schnell und effizient zum hochgenauen Planschliff 

Im Mittelpunkt der Veranstaltung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen stand das laserbasierte Entgraten und Polieren – eine Reise zu taumelnden Lasern, High-Speed-Überwachung mit KI-Unterstützung und zur 9-Achs-Simultanbearbeitung.

70 Experten und Teilnehmer aus den USA, Kanada, China, Europa und anderen Teilen der Welt nutzten die 4th Conference on Laser Polishing – LaP 2020, die erstmals virtuell stattfand, um sich in Sachen laserbasiertes Entgraten und Polieren auf den neuesten Stand zu bringen.

Im Jahr 2014 startete das Fraunhofer ILT die erste Conference on Laser Polishing – LaP zum Austausch von Forschungsergebnissen in einem internationalen Rahmen. Sie hat sich seitdem unter Dr. Edgar Willenborg, Leiter des Fraunhofer ILT-Forschungsteams für laserbasiertes Entgraten und Polieren, zu einem gut besuchten englischsprachigen, internationalen Treffpunkt für Laserpolier-Experten aus aller Welt entwickelt.

Die Vorträge auf der ersten Online-Konferenz startete Dr. Dr. André Temmler, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Maschinenbau an der Tsinghua Universität, Peking. Der frühere Fraunhofer ILT-Projektleiter demonstrierte sowohl High-Speed-Aufnahmen vom Laserumschmelzen in brillanter Qualität als auch einen neuen hybriden Laserprozess für die Schmelzstrukturierung. Dabei erzeugt ein CW-Laser (Fokus: 560 μm) ein Schmelzbad und ein zweiter gepulster Laser (Fokus: 17 μm) verdampft und verformt die Schmelzbadoberfläche durch den Dampfdruck. Spannend waren aber auch seine Berichte zu Experimenten mit dem Standardprozess: Im Mittelpunkt stand das Laserpolieren von Werkzeugstahl H11. Unter Laborbedingungen sind Rauheiten von Ra 0,05 μm möglich. Schlüssel dazu sind die richtige Wahl der Verfahrensparameter und des Schutzgases.

Werkzeugoberflächen mit dem Laser statt mit dem Diamantwerkzeug gestalten

Wie sich kompliziert geformte Oberflächenstrukturen von Werkzeugen für PMMA-Scheinwerfer gezielt mit dem Laser maßschneidern lassen, erläuterte Dr. Evgueni V. Bordatchev, Teamleiter am National Research Council of Canada in London (Ontario). Das deutsch-kanadische Gemeinschaftsprojekt modifizierte den Laserumschmelzprozess als Alternative zum bisherigen Strukturieren mithilfe von Diamantwerkzeugen: Zusammen mit dem Fraunhofer ILT und der RWTH Aachen University gelang es, mit einem 100 W-Laser Werkzeugeinsätze aus 1.2343 so zu strukturieren, dass sich eine ausreichend homogene Lichtverteilung und Auskoppeleffizienz erreichen ließ.

Laserpolieren von Metalloberflächen: noch nicht alle Probleme gelöst

Das Laserpolieren von Metalloberflächen, die mit Diamantwerkzeugen ultrapräzise bearbeitet wurden, behandelte Dr. Hemmo Touvinen von der North Karelia University of Applied Sciences aus Joensuu in Finnland (University of Eastern Finland). Untersuchungen an chemisch abgeschiedenem Nickel ergaben, dass sich vom Diamantwerkzeug verursachte periodische Strukturen am besten mit Nd:YAG-Lasern (1064 nm) bei Pulsdauern von 7 ns beseitigen lassen. Die Oberflächenrauheit erhöhte sich allerdings auf 40 nm.

Den Laserstrahl ins Taumeln brachten die University of Wisconsin-Madison und das Bremer Institut für angewandte Strahltechnik BIAS. US-Wissenschaftler Patrick J. Faue stellte das trochoidale Laserpolieren vor, bei dem die Überlagerung von Spiral- und Kreisbewegungen den Strahl quasi taumeln lässt. Ein maximal 30 W starker Faserlaser (Wellenlänge: 1070 nm, Durchmesser Laserfokus: 150 μm) polierte Edelstahl 316L mit 30 mm/s Vorschub. Das deutsch-amerikanische Team untersuchte, wie drei verschieden taumelnde Strahlen (Bereich: 1 bis 15 μm) sich auf das Ergebnis auswirken. Interessanterweise senkten alle drei Taumelarten die Rauheit Ra um mehr als 60 Prozent. Es treten dabei allerdings Prozessartefakte zum Beispiel in Form von Oberflächenwelligkeiten auf.

Laserpolieren von metallischen 3D-Druck-Bauteilen

Die Zunahme an additiv gefertigten Bauteilen beeinflusste auch die Inhalte der LaP 2020. Professorin Yingchun Guan, Beihang University in Peking, stellte Methoden zum Laserpolieren von metallischen 3D-Druck-Bauteilen vor, die unter anderem per Laser Powder Bed Fusion LPBF, einem laserbasierten 3D-Druckverfahren im Pulverbett, entstanden. Positive Erfahrungen machte das Institut unter anderem bei Titan und Nickellegierungen (Inconel 718), deren Rauigkeit Ra sich von mehr als 10 µm auf unter 0,1 μm senken ließ. Poliert wurden Turbinenkomponenten, sogenannte Blades, mit hoher Effizienz (100 bis 400 cm²/h). Das Polieren steigerte Härte und Verschleißfestigkeit um 25 bis 40 Prozent.

Porosität von metallischem 3D-Druckbauteil senken

Wie sich die Porosität von oberflächennahen Schichten in LPBF-Bauteilen per Laserpolieren reduzieren lässt, untersuchte Lucas-Hermann Beste, Wissenschaftler am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik BIAS, in Zusammenarbeit mit der University of Wisconsin-Madison, USA. Wie es gelingt, zeigte ein Versuch mit einer Kobaltchrom-Legierung (CoCr), einem Werkstoff, der oft in der Medizintechnik eingesetzt wird. Unter Argon-Schutzgas laserpolierte ein gütegeschalteter 35 W Festkörperlaser (1080 nm) einen kleinen CoCr-Würfel mit einem 120 μm Laserstrahl und einem Vorschub von 120 bis 200 mm/s. Die Porosität ließ sich dabei um bis zu 63 Prozent und die Rauheit Sa um rund 75 Prozent auf durchschnittlich 2 μm verringern.

Werkzeuge und Formen polieren mit 9-Achs-Simultanbearbeitung

Zu besonders anspruchsvollen Bauteilen zählen Werkzeuge und Formen, denn mit dem Polieren steht und fällt die spätere Qualität und das Aussehen der entsprechenden Produkte. Wegen der anspruchsvollen Geometrie erklärte Laura Kreinest, Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen University, wie sich der Laserprozess an die oft sehr ungleichmäßigen Bearbeitungspfade anpassen lässt. Sie demonstrierte es anhand eines Werkzeugs aus GGG40, mit dem Glasflacons entstehen. Infrage kamen drei Prozessstrategien: Laserpolieren mit 5+3-, 8– oder 9-Achs-Bearbeitung. Bei komplexen Geometrien ist besonders die 9-Achs-Simultanbearbeitung vorteilhaft, da hier die CAM-NC-Bahnplanung in Werkstückkoordinaten infrage kommt. Bewährt hat sich dabei der Einsatz einer CAM-NC-Datenkette (z. B. Powermill, Technology Processor TP4, LasPC), die vom Fraunhofer ILT entwickelt wurde. Die Laserpolitur wurde auf einer Maschine der Maschinenfabrik ARNOLD aus Ravensburg demonstriert. Ausgelegt ist die Maschine für bis zu 100 kg schwere Bauteile und einen Durchmesser von maximal 450 mm.

Die Qualität des Laserpolierprozesses lässt sich bei der Vielzahl von beeinflussenden Parametern erhöhen, wenn das Verfahren mit Blick auf die Prozesssicherheit überwacht wird: Jack Anthony Beyfuss, Associate Professor und Director of Research University of Western Ontario, London (Kanada) setzt dabei auf thermografische Echtzeit-Überwachung und KI-Software. Ein Tachyon MWIR-Kamerasystem zeichnete die Arbeitsweise von polierenden Lasern (5 bis 35 W) mit 3000 Bildern pro Sekunde (64x64 Pixel) auf, um unter anderem mit Hilfe der Analysesoftware MATLAB die dabei entstehende enorme Datenmenge im Sinne einer effizienten Weiterverarbeitung zu reduzieren. Laut Beyfuss zeigte sich, dass die Analyse der Mustererkennung die Auswahl der am besten geeigneten Informationsmerkmale ermöglicht. Den Regelkreis schloss er mit Hilfe eines KI-Programms, das nach dem Prinzip des Machine-Learnings im Zusammenspiel mit einem Bayes‘schen Netz arbeitet.

Einen Hybridprozess unter anderem für optische Linsen präsentierte Manuel Jung, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter aus Willenborgs Team am Fraunhofer ILT. Zusammen mit der Technischen Hochschule Deggendorf analysierten die Aachener im HyoptO-Projekt, wie sich Kosten und Zeitaufwand bei der Fertigung von Optiken aus Glas optimieren lassen.

Der Prozess besteht aus Vorschleifen, Laserpolieren und abschließendem mechanischem Korrekturpolieren. Zum Einsatz kam ein CO2-CW-Laser (Wellenlänge: 10.600 nm, 1 kW). Das Laserpolieren (10 s für eine Linse mit 30 mm Durchmesser) verringerte dabei den zeitlichen Aufwand für das abschließende mechanische Polieren deutlich. Das Ergebnis kann sich sehen lassen, denn der Hybridprozess senkte die Bearbeitungszeit von Standardlinsen aus Borosilikat-Kronglas (NBK7) bereits um 29 Prozent und von optischem Quarzglas um 63 Prozent.

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT 

www.ilt.fraunhofer.de

4th Conference on Laser Polishing 22.12.2020

Laserpolierter Aktivflächenausschnitt eines Schiebers für Druckguss.

Mechanisches Bearbeiten manuell

ausgabe 01/2021

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