Innovative Lösungen für die effiziente Nachbearbeitung

Partner

Foundry Corporate News - Unsichtbar

Schneller, effektiver, flexibler und verschleißärmer strahlen

Lesedauer: min | Bildquelle: Rösler Oberflächentechnik GmbH

Geht es darum, Gussprodukten die erforderlichen Oberflächen- beziehungsweise Produkteigenschaften zu verleihen, zählt die Strahltechnik zu den unverzichtbaren Bearbeitungsverfahren. Das breite Anlagen- und Turbinenportfolio sowie die umfangreichen Services von Rösler sind darauf ausgelegt, die gestiegenen Ansprüche an die Teilequalität sowie an die Produktivität, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Bearbeitung ebenso zu erfüllen wie die Anforderungen durch innovative Gießverfahren.

Vom Fahrzeugbau über den Maschinen- und Anlagenbau bis zu Haushaltsgeräten –Gussprodukte spielen in nahezu allen Industriebereichen eine wichtige Rolle. So unterschiedlich die Dimensionen, Gewichte und Komplexität der in den verschiedenen Gießverfahrenen hergestellten Werkstücke auch sein mögen, zu den wesentlichen Weiterverarbeitungsprozessen zählt das Strahlen. Es geht dabei um Aufgabenstellungen wie beispielsweise das Entsanden beziehungsweise Entgraten, das Reinigen und Homogenisieren der Oberfläche sowie die Optimierung der mechanischen Eigenschaften durch Shotpeening.

Wettbewerbsfähigkeit sichern durch optimierte Strahlprozesse

Um dem gestiegenen Kostendruck entgegenzuwirken, sind bei diesen Anwendungen Strahllösungen gefragt, die schnellere, flexiblere, produktivere sowie wirtschaftlichere Prozesse ermöglichen. Darüber hinaus gewinnt die Automatisierung der Bearbeitung und des Teilehandlings aus Qualitäts- und Kostengründen sowie durch den Personalmangel zunehmend an Bedeutung. Hier setzt das umfangreiche Anlagen- und Turbinenportfolio der Rösler Oberflächentechnik GmbH an. Es beinhaltet Maschinen für eine effiziente Chargen- und Einzelteilbearbeitung sowie Automatisierungskonzepte, die individuell an die kundenspezifischen Anforderungen und Produktionssituation angepasst werden. Darüber hinaus ermöglichen die von Rösler entwickelten digitalen Lösungen die kontinuierliche Überwachung der Strahlprozesse.

Die Partikel-Simulation ermöglicht die Auslegung und Optimierung komplexer Strahlprozesse nur auf Basis von 3D-Daten z. B. von noch nicht produzierten Werkstücken.

Hochleistung für anspruchsvolle Werkstücke

Für komplexe Bauteile, bei denen auch schwer zugängliche Innenbereiche und Zwischenräume zu bearbeiten sind, stehen mit den Anlagentypen Roboblaster, Kurbelwellen- und Manipulator-Strahlanlagen verschiedene Lösungen zur Verfügung. Die finale Ausführung und Ausstattung dieser Maschinen erfolgt aufgaben- und kundenspezifisch. Der Einsatz moderner Simulationssoftware sorgt bei der Projektierung der Anlage sowie der Prozessauslegung dafür, dass maximale Produktivität und Kosteneffizienz bei gleichzeitig minimalem Kosten- und Ressourceneinsatz erzielt werden.

Von links nach ganz rechts: Die durchsatzstarke EVO42-Turbine mit Wurfschaufeln aus gehärtetem Werkzeugstahl ist optimal für die harten Bedingungen im Gießereibetrieb geeignet. | Für ein optimales Zusammenspiel von Produktivität, Kosten und Anlagenverfügbarkeit bietet das Turbinenportfolio von Rösler unterschiedliche, auf die Anforderungen von Gießereien ausgelegte Lösungen.

700 kg schwere Motorblöcke im 50-Sekunden-Takt strahlen

Eine solche Anlage wird für eine renommierte deutsche Eisengießerei für das vollautomatische Entgraten und Homogenisieren der Oberfläche von Motorblöcken für Nutzfahrzeuge realisiert. Die Herstellung der Teile erfolgt in einem innovativen Verfahren. Wesentliche Anforderungen für die Konzeption der Motorblock-Strahlanlage (RMBS) und Teilehandlings war einerseits das Gewicht der Werkstücke von bis zu 700 kg. Andererseits die für den Strahlprozess vorgegebene Taktzeit von maximal 50 Sekunden, wobei die reine Strahlzeit bei 20 Sekunden pro Motorblock liegt. Diese Vorgaben erfordern eine sehr hohe Strahlintensität und ein schnelles Teilehandling mittels Roboter. Um eine hohe Verfügbarkeit sicherzustellen, muss die Anlage verschleißarm ausgeführt werden. Daher entschied man sich bei Rösler für einen innovativen Konstruktionsansatz. Die Strahlkammer wird aus robustem, acht Millimeter starkem Manganstahl gefertigt und deren Innenwände zusätzlich mit auswechselbaren Verschleißschutzplatten ausgekleidet. Als Novum befinden sich Stahlkugeln aus einem verschleißarmen Material im Bodenbereich. Sie verhindern zum einen die Einschleppung entfernter Flittergrate in den Strahlmittelkreislauf. Darüber hinaus wird das Strahlmittel durch die Kugeln besser abgelenkt als auf einer ebenen Fläche, was den Verschleiß ebenfalls reduziert.

Neue Wege beschreitet der Anlagenhersteller auch bei den sechs Turbinen mit einer Antriebsleistung von jeweils 45 kW, mit denen die Motorblock-Strahlanlage ausgestattet ist. Üblicherweise werden ab einer Leistung von mehr als 37 kW indirekt angetriebene Turbinen eingesetzt. Sie benötigen im Vergleich zu direkt angetriebenen jedoch mehr Platz. Außerdem kommt es durch den indirekten Antrieb zu einem gewissen Leistungsverlust, sodass der Energieverbrauch höher ist. Ziel war daher, auch bei dieser Anlage direkt angetriebene Turbinen einzusetzen. Die Wahl fiel aufgrund des eingesetzten Strahlmittels mit Korngrößen bis zu 1,6 mm auf die durchsatzstarken Evolution-Turbinen. Sie verfügen über größere Motoren sowie verstärkte Lagerungen und sind mit einer entsprechend ausgelegten Stützkonstruktion auf dem Anlagendach platziert. Ausgestattet mit acht geraden Wurfschaufeln befördern sie bis zu 500 kg Strahlmittel pro Minute und Turbine auf die Teile.

Für das Roboterhandling stellt das hohe Teilegewicht eine Herausforderung dar. Nicht nur, dass ein Manipulator gefunden werden musste, der bis zu 700 kg schwere Teile tragen kann. Er muss sie nach dem Prozess vor der Anlage auch drehen und um 360 Grad schwenken können, um eventuell noch in den Teilen vorhandenes Strahlmittel zu entfernen. Der Roboter erhält dafür ein „sehr leichtes“ Greifsystem, mit dem er alle unterschiedlichen Motorblöcke sicher greifen und handeln kann.

Kernelement der RMBS ist eine speziell entwickelte Manipulator-Zange mit zwei Greiferbacken, welche die Bearbeitung von mehreren kleinen oder einem großen Werkstück ermöglicht. Für den Strahlprozess gelangen die Motorblöcke über ein Transportsystem direkt aus der Gießerei zur Strahlanlage. Sie werden dann an einer Richtstation für die Aufnahme durch den Roboter positioniert, von diesem aufgenommen und an die Manipulator-Zange übergeben, die das Teil fest einspannt. Während der Strahlzeit von 20 Sekunden rotiert die Zange den Motorblock kontrolliert unter dem Strahlmittelstrahl. Anschließend werden die Teile durch den Roboter aus der Strahlanlage entnommen, geschwenkt und auf einem Transportsystem abgelegt, das sie zur nächsten Station befördert.

Schlag- und stoßempfindliche Teile als Charge oder im Durchlauf bearbeiten

Für die wirtschaftliche und effektive Bearbeitung schlag- und stoßempfindlicher Teile bieten sich je nach Anwendungsfall Hängebahn- oder Drahtgurt-Durchlaufstrahlanlagen an. Die Ausstattung hinsichtlich Durchsatz, Turbinenzahl und -leistung sowie Verschleißschutz lässt sich an die unternehmensspezifischen Anforderungen anpassen.

Hängebahn-Strahlanlagen sind hochflexibel und zeichnen sich durch eine kompakte und platzsparende Bauform aus. Sie kommen für empfindliche, nicht trommelfähige Werkstücke, Bauteile mit komplexen Geometrien sowie schweren und großvolumigen Komponenten zum Einsatz. Für die Bearbeitung werden mehrere Werkstücke (Charge) oder ein einzelnes Gussteil an Werkstückträger gehängt und in die Anlage gefahren. Im Strahlbereich rotiert und oszilliert das Gehänge in einer den Werkstücken angepassten Geschwindigkeit. Dadurch werden alle Oberflächen gleichmäßig vom Strahlmittel erreicht und ein reproduzierbares Ergebnis erzielt.

Drahtgurt-Durchlaufstrahlanlagen ermöglichen die allseitige, umfassende Bearbeitung von überwiegend langen, flachen und massiven Teilen mit hoher Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit. Der Teiletransport erfolgt dabei auf einem hochfesten, endlosen Drahtgliedergurt. Die werkstückspezifisch ermittelte Position der am Gehäuse angebrachten Turbinen garantiert das saubere Ausstrahlen auch komplexer Geometrien. Durch die spezielle Führung strahlen die unteren Turbinen nur durch eine Gurtlage, was die Bildung von Strahlschatten, dem sogenannten „Cover-Effekt“, minimiert.

von links: Schlaufenband-Strahlanlagen ermöglichen eine sehr ökonomische Oberflächenbearbeitung von Massenteilen und Werkstücken mit komplizierten Geometrien | Der Multi-Tumbler ist durch seinen pyramidenförmigen Boden, das spezielle Rippendesign der Innenwand und die spaltfreie Ausführung besonders für die effiziente Bearbeitung von Kleinteilen geeignet.

Strahlen mit 2 Meter pro Minute Durchlaufgeschwindigkeit

Es sind im Eisenguss hergestellte Schachtabdeckungen und Kupplungsdruckplatten mit einem Gewicht von bis zu 270 kg, bei deren Strahlbearbeitung der Durchsatz spürbar erhöht werden sollte. Möglich machte dies die Drahtgurt-Durchlaufstrahlanlage RDGE 1250-8-30-F, in die verschiedene Innovationen von Rösler einflossen. Denn es musste sichergestellt werden, dass die schweren Werkstücke schnell und gleichmäßig durch die Anlage transportiert und dabei optimal ausgestrahlt werden, ohne den Drahtgurt zu beschädigen oder einen sehr hohen Verschleiß zu verursachen. Um die sichere Gurtführung für den Transport zu gewährleisten, wurde eine neue, an das hohe Teilegewicht angepasste Mitnehmerrolle entwickelt, die ein „Durchrutschen“ verhindert. Belastbarere Antriebsrollen und stärkere Antriebe sowie massivere Stützrollen und Lagerungen sorgen ebenfalls dafür, dass die Werkstücke mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 Metern pro Minute reibungslos durch die Anlage laufen. Durch die Ausstattung mit einer automatischen Gurtspannung – üblicherweise wird der Transportgurt manuell nachgespannt – hält der Gurt nicht nur immer seine definierte Spannung, sondern kann auch komfortabel über das Bedienpanel der Anlage geregelt werden.

Durch die hohe Geschwindigkeit, in der die Teile bearbeitet werden, befinden sie sich nur für eine kurze Zeit im intensivsten Strahlbild. Daher musste hier eine sehr hohe Strahlintensität erreicht werden. Dafür werden die Turbinen klassischerweise genau gegenüberliegend oben und unten angeordnet. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Turbinen ineinander strahlen, was einen hohen Verschleiß der Aggregate verursacht. Es musste also eine Lösung gefunden werden, die bei der vorgegebenen Durchlaufgeschwindigkeit eine ausreichende Strahlleistung für die anforderungsgerechte Reinigung der Werkstücke sicherstellt und gleichzeitig den Verschleiß minimiert. Dies gelang durch Simulationen des Strahlprozesses. Allerdings erforderte diese Lösung eine Neukonstruktion des Anlagengehäuses mit veränderten Dachwinkeln, die eine veränderte Anordnung der Strahlaggregate ermöglichen.

Da auch bei dieser Anwendung mit gröberem Strahlmittel gearbeitet wird, ist die Anlage mit acht Evolution-Turbinen mit jeweils 37 kW ausgestattet. Vier sind auf dem Anlagendach und vier im unteren Bereich angeordnet. Ein weiterer in die Anlagenkonzeption eingeflossener Aspekt ist die Einbring- und Aufstellsituation beim Kunden.

Hochflexible Hängebahn-Strahlanlagen kommen für empfindliche, nicht trommelfähige Werkstücke, Bauteile mit komplexen Geometrien sowie schweren und großvolumigen Komponenten zum Einsatz.

Gussteile als Schüttgut bearbeiten

Ob Entsanden, Entgraten, Reinigen oder Homogenisieren, für trommelfähige Gussteile beinhaltet das Produktportfolio mit Muldenband- beziehungsweise Schlaufenband-Strahlanlagen und Multi-Tumblern Lösungen für die wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung. Muldenband-Anlagen sind für die Strahlbearbeitung im Chargen- und Durchlaufverfahren verfügbar. Mit Chargen-Anlagen werden sowohl bei sehr kleinen als auch großen und massiven Werkstücken optimale Ergebnisse in kurzen Zykluszeiten erzielt. Muldenband- und Schlaufenband-Strahlanlagen kommen für Massenteile ebenso zum Einsatz wie für Werkstücke mit komplexen Geometrien. Durch auf den Bändern angeordnete Mitnehmer entsteht ein schneckenförmiger, zwangsgeführter Werkstücktransport, der eine ökonomische und gleichmäßige Bearbeitung aller Teile gewährleistet.

Multi-Tumbler werden überwiegend für die Bearbeitung von Kleinteilen eingesetzt. Dabei sorgt das spezielle Trommeldesign mit Rippen an den Innenwänden und einem als dreiseitige Pyramide gestalteten Boden für eine optimale Teiledurchmischung und zuverlässige sowie homogene Beaufschlagung mit Strahlmittel.

Die Motorblock-Strahlanlage RMBS mit Roboterhandling und speziell entwickelter Manipulator-Zange ermöglicht die Bearbeitung von mehreren kleinen oder einem großen Werkstück in einem Durchlauf.

Die Turbine – das Herz einer Strahlanlage

Die Turbine einer Strahlanlage beeinflusst das Strahlergebnis entscheidend. Gleichzeitig ist sie üblicherweise der größte Verbraucher von Betriebsmitteln und Energie sowie die wartungsintensivste Komponente. Von der Auswahl der richtigen Strahlturbine hängt es daher ab, wie schnell, kosteneffizient und ressourcenschonend der Prozess durchgeführt werden kann. Für ein optimales Zusammenspiel von Produktivität, Kosten und Anlagenverfügbarkeit bietet das Turbinenportfolio unterschiedliche Lösungen.

Gamma-Turbinen ermöglichen durch den genau berechneten Krümmungswinkel der Y-förmigen Wurfschaufeln eine sehr hohe Abwurfgeschwindigkeit. Es wird ein präziser, fokussierter Strahlmittelabwurf und optimaler Wirkungsgrad erreicht. Gleichzeitig erfolgt die Strahlmittelabgabe energieeffizient. Dadurch lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen Energieeinsparungen von bis zu 15 % realisieren. Das spezielle Wurfschaufeldesign erlaubt darüber hinaus deren beidseitige Verwendung, der Wechsel kann einfach über den Turbinendeckel erfolgen. Die Standzeit verlängert sich dadurch abhängig vom eingesetzten Strahlmittel auf das bis zu 3-fache. In der Standardausführung sind Gamma-Turbinen mit sechs Wurfschaufeln ausgestattet, für abrasive Anwendungen in Gießereien stehen sie mit acht Wurfschaufeln und einer Auskleidung aus Werkzeugstahl zur Verfügung. Die Hochleistungsturbinen „Rutten“ verfügen ebenfalls über Y-förmige Wurfschaufeln mit exakt berechnetem Krümmungswinkel für eine präzise, energieeffiziente Strahlmittelabgabe. Sie werden aus Hartmetalllegierungen gefertigt. Der robuste Werkstoff und die beidseitige Verwendbarkeit der Wurfschaufeln erhöht die Standzeit um das 10 bis 16-fache im Vergleich zu klassischen Strahlaggregaten.

Evolution-Turbinen sind durch das Design des Turbinenkörpers und gerade Wurfschaufeln für maximalen Strahlmitteldurchsatz ausgelegt. Durch ein Doppelscheibenrad wird der Hotspot stärker gebündelt und sorgt damit für effizientes Strahlen auch beim Einsatz von grobem Strahlmittel.

Dieses Anlagen- und Turbinenportfolio sowie maßgeschneiderte Automatisierungslösungen eröffnet Gießereien die Möglichkeit zur Erhöhung der Kapazität, Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz bei gleichzeitiger Verringerung der Betriebs- und Instandhaltungskosten sowie eine verbesserte Anlagenverfügbarkeit.

Über Rösler Oberflächentechnik GmbH

Seit über 90 Jahren ist die Rösler Oberflächentechnik GmbH als inhabergeführtes Unternehmen im Bereich der Oberflächenbearbeitung tätig. Als internationaler Marktführer bieten wir ein umfassendes Portfolio an Anlagen, Verfahrensmitteln und Dienstleistungen rund um die Gleitschliff- und Strahltechnik für unterschiedlichste Branchen. Auch die Auswahl aus ca. 15.000 Verfahrensmitteln, die speziell in unseren weltweiten Customer Experience Center und Laboren entwickelt werden, folgt der spezifischen Kundenanforderung. Unter der Marke AM Solutions bieten wir zudem vielfältige Lösungen und Dienstleistungen speziell für das Thema 3D-Druck/Additive Fertigung an. Als zentrales Trainingscenter vermittelt die Rösler Academy praxisorientierte Seminare zu den Themen Gleitschliff- und Strahltechnik sowie Additive Manufacturing. Zur Rösler Gruppe gehören insgesamt 15 Standorte und ca. 150 Handelsvertreter weltweit.