Projekt SHOWS startet: Entwicklung einer automatisierten Strahleinheit zur Oberflächenbearbeitung mit wassereisbasierten Strahlmitteln

Im alltäglichen Leben sowie in den verschiedensten Industriebereichen sind Oberflächen anzutreffen, welche funktional bearbeitet oder strukturiert wurden. Ein bewährtes, jedoch mit großen Umwelt- und Gesundheitsrisiken behaftetes Verfahren für die Bearbeitung stellt hierfür das Strahlen mit festen Partikeln wie z. B. Korund dar. Die aktuelle, global-ökologische und ökonomische Situation zwingt europäische Unternehmen zunehmend, nachhaltige Technologien und Verfahren zu entwickeln, um im In- und Ausland konkurrenzfähig gegenüber Mitbewerbern zu bleiben. Als eine nachhaltige Alternative zum konventionellen Sandstrahlen führt dabei die Entwicklung einer Strahltechnologie mit wassereisbasierten Strahlmitteln zu einer enormen Entlastung der Umwelt und zur Steigerung der Flexibilität an Bearbeitungsaufgaben. Die Eigenschaft der Wassereispartikel, mit abnehmender Temperatur eine größere Härte zu besitzen (Mooshärte 6 bei -70 °C), macht das Strahlgut auch für abrasive Anwendungen einsetzbar. Zusätzlich eignet sich Eis in Anbetracht seiner globalen Verfügbarkeit und der Möglichkeit einer verbrauchsarmen Kreislaufwirtschaft als ökologisch verträglicher Werkstoff der Zukunft.

Im Projekt SHOWS – Strahlentechnikentwicklung zur hybriden Oberflächenbearbeitung mit wassereisbassierten Strahlmitteln – wird dafür eine automatisierte Strahleinheit für die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken aus der Medizintechnik und anderen hochtechnologischen Branchen entwickelt. Durch die Anpassung der Prozessparameter (Temperatur, Durchfluss, Druck, Düsengeometrie) kann der Strahlvorgang letztendlich für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe (abtragen, polieren, reinigen) eingestellt und geregelt werden. Das Gesamtsystem zeichnet sich dadurch aus, dass eine Manipulation der Abtragleistung basierend auf der gezielten Ausnutzung der besonderen Eisphysik möglich ist. So muss weder das Strahlmittel oder die Pistolentechnik gewechselt werden.

Zielstellungen im Projekt

SHOWS strebt mit den folgenden Zielstellungen die marktfähige Entwicklung der zuvor beschriebenen Strahltechnologie und deren Automation an:

• Entwicklung einer automatisierten Strahleinheit zum Präzisionsstrahlspanen mit Druckluft und wassereisbasiertem Strahlmittel für individuelle Bearbeitungsaufgaben, wie z. B. Abtragen, Reinigen, Strukturieren oder Polieren.
• Durch den Zusatz von Wirkstoffen wird der Strahlprozess mit integrierten, hybriden Funktionalitäten wie der Desinfektion von Bauteiloberflächen erweitert.
• Flexible Anpassung der Eigenschaften des Eises in einem Gerät (Eiserzeugung und Strahltechnik) für unterschiedliche Anwendungen im industriellen Umfeld
• Ausstattung der automatisierten Strahleinheit mit zusätzlichen vor- und nachgelagerten Funktionalitäten

In Zusammenarbeit mit den Industriepartnern wird die Strahltechnik an eine installierte Robotereinheit gekoppelt und durch Integration aller notwendigen Systemkomponenten eine Demonstrator-Anlage im Versuchsfeld des Fraunhofer IWU aufgebaut. Der NC-gesteuerte 6-Achs-Roboter ermöglicht dabei unter reproduzierbaren Bedingungen die Technologieentwicklung für die verschiedenen industriellen Bedarfe. Zusätzlich bietet die im Robotersystem integrierte Steuerung die Möglichkeit, weiterer Einzelsysteme über die Systemschnittstellen zu integrieren, sodass eine spätere Zusammenführung zu einer komplexen Fertigungszelle ermöglicht wird.

Liste der beteiligten Partner im Verbundprojekt

Liste der beteiligten Partner im Verbundprojekt:

Headerbild: © Fraunhofer IWU