10 Okt Sandstrahlen mit Licht
Eine Alternative zum Sandstrahlen hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS entwickelt. Präziser, günstiger und umweltschonender als es konventionelle Anlagen vermögen, sollen sich Laserstrahlen eignen, um Oberflächen zu reinigen und zu strukturieren. Die dazu entwickelte Technologie namens Lightblast wird nun in die Zulieferindustrie des Automobilbaus, in die Halbleiterfertigung und in weitere Branchen transferiert. „Das ist wie Sandstrahlen mit Lichtgeschwindigkeit“, erläutert Dr. Patrick Herwig, Leiter der Gruppe Laserschneiden. „Wir ermöglichen es damit der Industrie, Anlagen und Bauteile schneller, umweltfreundlicher und sauberer als bisher zu bearbeiten. Außerdem ist unser Verfahren im Serieneinsatz preiswerter als das klassische Sandstrahlen, wenn man die gesamte Fertigungskette betrachtet. Wir sind uns sicher, dass sich Lasertechnik für die Unternehmen lohnt.“
Die Laser-Strahlanlage bearbeitet ausschließlich die gewünschten Flächen, verbraucht dabei weder Sand noch Material zum Abkleben und spart somit Sondermüll sowie Klebebandabfall ein. Bild: René Jungnickel/Fraunhofer IWS
Energiereiches Licht ersetzt Sandkörner
Die Zahl der Branchen, in denen klassische Sandstrahlanlagen zum Einsatz kommen, nimmt zu: Sie beseitigen nicht nur jegliche Verunreinigung auf verschiedensten Bauteilen, sondern rauen diese vor der Beschichtung definiert auf und optimieren so das Ergebnis des Beschichtungsprozesses. Das Fraunhofer IWS setzt statt der Sandkörner energiereiches Licht ein, um zu reinigen und aufzurauen. Das System arbeitet deutlich präziser als eine Sandstrahlanlage, da ein Laserstrahl mit weniger als 50 µm Durchmesser einen mehrere Zentimeter breiten Partikelstrom ersetzt. „Wir arbeiten gewissermaßen mit einem Skalpell statt mit einer Keule“, erklärt Herwig bildhaft. Wie rau die Oberfläche am Ende wird, lässt sich mit der neuen Methode ebenfalls sehr fein justieren.
Der Prozess soll sich mit positiven Auswirkungen auf Qualität, Prozesskontrolle und Arbeitsschutz leichter automatisieren lassen. Bild: René Jungnickel/Fraunhofer IWS
Entlastung für die Umwelt
Abgesehen vom Kosten- und Qualitätsvorteil erhält für viele Industrieanwender die ökologische Bilanz ihrer Fertigungsprozesse ein immer größeres Gewicht. So fallen nicht zuletzt viele Vor- und Nachbearbeitungsschritte weg: Das lichtbasierte Bearbeiten kommt ohne Chemikalien für die Reinigung aus. Die Laser-Strahlanlage bearbeitet präzise ausschließlich die gewünschten Flächen, verbraucht dabei weder Sand noch Material zum Abkleben und spart somit Sondermüll sowie Klebebandabfall ein. Der Laserstrahl verdampft Teile der Oberfläche, der expandierende Dampf reißt feste Bestandteile mit sich und erzielt ebenfalls eine definierte Rauheit. Diese und weitere Vorteile des Lichtsandstrahlens haben bereits mehrere Industrieunternehmen erkannt. Sie wollen die Technologie nun schrittweise gemeinsam mit den Fraunhofer-Forschern in die Fertigungspraxis überführen.
Beispiel Bremsscheibe
Beispielsweise entwickelt das Fraunhofer IWS mit C4 Laser Technology das Verfahren weiter, um Hartstoffbeschichtungen mittels Lasertechnik zu strukturieren und die Endbearbeitung mit Blick auf Kosten und Umweltverträglichkeit zu verbessern. „Jede Bremsscheibe ist anders“, sagt René Bischoff, Chief Technology Officer bei C4 Laser Technology aus Freital bei Dresden. „Faktoren wie die chemische Materialzusammensetzung, Abkühlgeschwindigkeiten, der Zustand der Bearbeitungswerkzeuge oder die oberflächennahe Graphitstruktur sind nur ein paar wenige Parameter, die einen nicht unerheblichen Einfluss auf den Beschichtungsprozess von Graugussoberflächen ausüben. Zusammen mit dem Fraunhofer IWS haben wir ein Weg gefunden, um den Reibband-Oberflächenzustand des Bremsscheibenrohlings vor der Beschichtung zu normieren. So ist es uns gelungen, den Normierungsprozess vollständig automatisierbar und kostengünstig zu gestalten und die Prozessfähigkeit zu steigern.“ Als Teil der Fertigungskette trägt das Verfahren so zu einer bezahlbaren Bremsscheibe bei, deren deutlich verlängerte Lebensdauer dafür sorgen soll, dass künftig weniger Feinstaub im Straßenverkehr entsteht.
Generell soll sich die neue Methode überall dort einsetzen lassen, wo Bauteile gereinigt, vorstrukturiert oder aufgeraut werden müssen, um sie anschließend zu beschichten. Dafür sind weitere Entwicklungsschritte geplant.
Quelle: www.iws.fraunhofer.de
Bild: René Jungnickel / Fraunhofer IWS
