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Hightech für den letzten Schliff

: Messe Düsseldorf


Die Aufgabenvielfalt ist enorm: Sie reicht vom Formgeben, Verzieren von Glas, Schärfen von Werkzeugschneiden bis hin zum Dünnschliff für mikroskopische Untersuchungen. Kein Wunder, dass das Thema Schleifen auf der METAV 2012 vom 28. Februar bis 03. März in Düsseldorf und am renommierten Werkzeugmaschinenlabor WZL in Aachen eine wichtige Rolle spielt.

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Das Schleifen behandeln erstaunlicherweise manche Fertigungsexperten etwas stiefmütterlich, obwohl mit ihm die Qualität eines Bauteils steht und fällt. Den Stellenwert des Verfahrens kennt und schätzt Dipl.-Ing. Markus Weiß, Leiter der Gruppe Schleiftechnik am Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen. „Es kommen verstärkt Anfragen zum Schleifen von hochfesten Werkstoffen auf Nickel-Basis, von Titan und Carbonfaserkunststoffe (CFK)“, sagt der Fachmann. Viel Potenzial sieht er aber auch bei Werkzeugen mit definierter Schneide oder beispielsweise bei Fräsern, Wendeschneidplatten oder Bohrern. Besonderes Know-how war gefragt beim Optimieren eines Fertigungsverfahrens für ein ganz besonderes Werkzeug. Weiß: „Es handelt sich um neue, patentierte Keramikwerkstoffe auf Basis von Zirkonoxid, aus denen Augenskalpelle zum Operieren etwa von grauem Star entstehen. Es ist eine wirtschaftliche Alternative zu sonst eingesetzten Skalpellen aus Stahl oder Diamant.“

Schleifen im XXXL-Format


Große Anforderungen stellen nicht nur die Medizintechnik (Fünfachs-Bearbeitung beispielsweise von Implantaten aus Keramik, Kunststoff oder Titan), sondern auch Branchen wie Energietechnik (zum Beispiel: Getriebezahnräder und Lagerkomponenten). Gefragt sind vor allem Verfahren zum Hochleistungsschleifen. Das WZL hat beispielsweise entscheidend an der Weiterentwicklung des Schnellhubschleifens mitgearbeitet (Tischvorschubgeschwindigkeit bis zu 200 m/min; maximale Tischbeschleunigung 50 m/s²). Dieser Flachschleifprozess eignet sich etwa zum Bearbeiten von Turbinenschaufeln. Auf der wissenschaftlichen Seite beschäftigen sich die Aachener seit neuestem mit dem Gleitschleifen, mit dem sich Oberflächen veredeln lassen. Weiß: „Das Verfahren eignet sich zum Entgraten und zum Verbessern der Oberflächen-Güte.“

Energiesparen beeinflusst zunehmend die Arbeit der Schleifexperten: Die Aachener optimieren dazu den bisher sehr hohen Verbrauch an Kühlschmierstoffen (KSS). Positive Erfahrungen machte Weiß mit esterbasierten KSS, die „von der Leistungsfähigkeit meist besser abschneiden als konventionelle Schmiermittel auf Mineralölbasis“. Außerdem kümmert sich seine Gruppe in einem Sonderforschungsbereich zusammen mit den Technischen Universitäten in Dresden und Chemnitz um das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen. „Wir nehmen unter die Lupe, wie die beim Schleifen entstehende Wärme sich auf die Maschinenstruktur und die Bauteilqualität auswirkt“, erläutert der Gruppenleiter.

CFK-Grundkörper für schnelle Einsätze


Bei den Schleifscheiben beobachtet Weiß einen Trend hin zum Werkstoff CFK, der bei Grundkörpern statt der klassischen Materialien wie Stahl, Keramik oder Aluminium zum Einsatz kommt, weil er höhere Schleifumfangsgeschwindigkeiten von bis zu 250 m/s erlaubt. „Es ist eine Frage der Berechnung der Wirtschaftlichkeit, bei der es unter anderem auf Stückzahl, Verschleiß und Werkstoff ankommt“, meint der Fachmann. „Es kann also durchaus sein, dass die konventionelle Scheibe die wirtschaftlichere Alternative ist.“

x-small;">Doch wie sieht der Schleifexperte konkurrierende Verfahren wie das laserunterstützte Drehen an, das das Aachener Fraunhofer IPT zusammen mit der A. Monforts Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG aus Mönchengladbach zum Bearbeiten zu härteren Materialien wie Keramik oder Hartmetall entwickelt hat? „Schleifen geht eigentlich immer“, antwortet Weiß diplomatisch. „Doch derartige Verfahrenskombinationen können durchaus technologisch und wirtschaftlich einen Sinn ergeben.“ Um hier nicht alles nur mit der Brille des Experten zu sehen, gibt es neuerdings am WZL auch eine Gruppe Technologieplanung, die die Vor- und Nachteile aller Fertigungsverfahren unter die Lupe nimmt.

Entsprechenden Input querbeet zu allen Verfahren holt sich der Wissenschaftler auf der METAV 2012. „Wir fahren auf jeden Fall mit unserer Gruppe hin, um uns die Schleiftechnik vor Ort anzusehen“, meint der Leiter der Gruppe Schleiftechnik. „Die METAV bietet außerdem eine sehr gute Atmosphäre, um technologieübergreifend ins Gespräch zu kommen.“ Eine gute Entscheidung, denn rund 40 Hersteller von Schleif-, Hon- und Finishmaschinen stellen in Düsseldorf aus - aber auch Hersteller wie Monforts sind am Rhein mit neuen, konkurrierenden Verfahren präsent.

Autor: Nikolaus Fecht, Fachjournalist aus Gelsenkirchen

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