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Fertigungsverfahren Strömungsschleifen ermöglicht flexible Endbearbeitung komplexer Strukturen

Autor / Redakteur: Vanja Mihotovic, Eckart Uhlmann / Frank Fladerer

Durch seine Flexibilität, die hohe Reproduzierbarkeit und das breite Anwendungsspektrum besitzt das Strömungsschleifen ein großes Potenzial zum Polieren, Entgraten und Kantenverrunden an schwer zugänglichen Bauteilkonturen. Am Produktionstechnischen Zentrum (PTZ) in Berlin stellen Untersuchungen von Feinbearbeitungsverfahren einen der zentralen Forschungsschwerpunkte in der Fertigungstechnik dar.

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In der Industrie haben Bearbeitungsmaschinen manuelle Tätigkeiten in vielen Bereichen ersetzt. Doch gerade bei komplexen Arbeiten zeigt sich, dass automatisierte Abläufe schnell an ihre Leistungsgrenzen stoßen. Filigrane Werkzeuge zum Umformen von Aluminium- oder Kunststoffprofilen werden daher oft noch von Meisterhand poliert. So können ein bis zwei Tage vergehen, bis ein Werkzeug fertig bearbeitet ist.

Durch Strömungsschleifen können derart komplexe Bauteile mit schwer zugänglichen Kavitäten, Innenkonturen, Bohrungen und Hinterschneidungen innerhalb weniger Minuten reproduzierbar nachbearbeitet werden. Das Endbearbeitungsverfahren ist ebenso unter dem Namen Druck-Fließ-Läppen oder Hubschleifen mit viskosen Medien bekannt.

Den Hauptunterschied zu konventionellen Schleifverfahren stellt das beim Strömungsschleifen eingesetzte Werkzeug dar. Im Gegensatz zur gebundenen Schleifscheibe ist die Schleifkörnung in einer polymeren Kunststoffmasse definierter Viskosität eingebettet.

Das Schleifmedium tendiert abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit bei langsamer Belastung zum Fließen. Unter schneller Beanspruchung zeigt es hingegen elastische Eigenschaften und sorgt durch Versteifung für den mechanischen Widerstand, der notwendig ist, um den ritzenden Eingriff des Schleifkorns zu ermöglichen.

Schleifmedium strömt beim Strömungsschleifen alternierend am Werkstück entlang

Bild 1: Beim Strömungsschleifen werden die Werkstücke zwischen zwei Zylinder geklemmt. Zu Beginn schiebt der untere Kolben das Schleifmedium entlang der zu bearbeitenden Werkstückoberflächen in den oberen Zylinder. Bei Erreichen des oberen Totpunkts wird der Vorgang in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt. (Archiv: Vogel Business Media)

Das Schleifmedium strömt zyklisch und alternierend an den zu bearbeitenden Flächen des Werkstücks entlang und trennt dabei aufgrund seiner abrasiven Wirkung Material ab. Bild 1 verdeutlicht das Prinzip: Der untere Zylinder der Maschine ist mit Schleifmedium befüllt.

Werkstücke werden innerhalb einer Vorrichtung aus Polyamid zwischen die beiden Hochdruckzylinder geklemmt, so dass ein in sich geschlossenes System entsteht. Die Aufnahmevorrichtung erfüllt mit dem Spannen der Werkstücke und der Steuerung des Medienflusses zwei wesentliche Funktionen.

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