LPW: Erste Roboteranlage für energieeffizientes Ultraschall-Entgraten
Die LPW Reinigungssysteme GmbH war in Kooperation mit Weber Ultrasonics, HEMO und dem Fraunhofer IPA an der Entwicklung eines neuen, serienreifen Systems zum Ultraschall-Entgraten beteiligt. Die Roboteranlage ist erstmalig auf der Deburring Expo vom 8. bis 10. Oktober in Karlsruhe in Halle 1, Stand 520, zu sehen.
Herkömmliche Entgratverfahren verursachen häufig hohe Kosten, der Abtrag erfolgt ungezielt und es kann zu einer hohen Umweltbelastung oder Sekundärgraten kommen. Im Rahmen eines Förderprojekts der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) war die LPW in Kooperation mit der Weber Ultrasonics AG, der HEMO GmbH sowie dem Fraunhofer IPA auf der Grundlage eines bestehenden Patents zum Ultraschall-Entgraten an der Entwicklung eines serienreifen Systems für die industrielle Anwendung beteiligt, das eine wirksame, materialschonende sowie energieeffiziente Alternative zu den herkömmlichen Verfahren bietet.
Grundlage der neuen Entgrattechnologie bildet die Kombination von Ultraschallreinigen und -schweißen sowie die Nutzung des physikalischen Effekts der Kavitation. Eine Sonotrode schwingt in einem Flüssigkeitsbad mit hoher Amplitude wie beim Utraschallschweißen und erzeugt an der Spitze eine Zone intensiver Kavitation. Dieser wird der Grat kurzzeitig ausgesetzt. Beim Implodieren der lokal begrenzten Kavitationsblasen entstehen hohe Kräfte und eine starke Strömung. Dadurch können Grate gezielt und zugleich schonend, ohne thermische Belastung und Sekundärgrate zu bilden, entfernt und abtransportiert werden.
Die Anlage ist wie folgt ausgelegt:
Mittels eines Roboters wird die jeweilige Entgratsonotrode in einem definierten Winkel an die zu entgratenden Bereiche des im Flüssigkeitsbad platzierten Werkstücks zielgerichtet herangeführt. Ein Wechsler erlaubt die Kombination verschiedener Werkzeuge/Entgratsonotroden. Er misst zudem zur Erzielung einer langen Sonotroden-Lebensdauer den verfahrensbedingten Verschleiß und gleicht die Anfahrposition durch das Programm vollautomatisch aus. Das System ist so aufgebaut, dass es einerseits als reine Stand-Alone-Entgrateinheit zum Einsatz kommen kann, oder andererseits als integrierter Bestandteil einer Ultraschall- Reihentauchanlage. Die Anpassung der Eintauchtiefe erfolgt durch ein Hubsystem und erlaubt die Bearbeitung von Bauteilen bis zu einer Chargengröße von etwa 300 x 400 x 300 Millimetern. Während der Entgratung wird die Flüssigkeit kontinuierlich (am Beckenboden oder über den Überlauf abgenommen und) im Kreislauf filtriert.
Nach der Deburring Expo steht der Prototyp im neuen Test- und Dienstleistungszentrum der LPW Reinigungssysteme in Riederich Interessenten und Kunden für Versuche oder auch für die Entgratung von Kleinserien zur Verfügung.
Das Entgraten mit Ultraschall bietet sich für jegliche Bearbeitungsgrate an, die bei der Herstellung von Werkstücken aus Nichteisenmetallen wie Aluminium- und Zinkdruckguss, Kunststoffen und auch Edelstahlblechen entstehen. Bei anderen Werkstoffen sind ebenfalls gute Ergebnisse bei Flitter- und Schleifgraten erzielbar. Die maximale Bohrlochtiefe beträgt derzeit 60 Millimeter. Bei tieferen Bohrlöchern nimmt das Ergebnis der Entgratung ab.
Darüber hinaus ist aktuell eine Sonotrode mit wechselbarer Spitze in der Entwicklung, um Werkzeugkosten sowie Werkzeugwechselzeiten zu verringern. Neben der Verbesserung und Optimierung der Werkzeuge in Bezug auf die Standzeit und deren geometrischen Ausformung stehen die Prozessoptimierungen zur Erhöhung der Entgratleistung und der Erweiterung des Einsatzspektrums mit dem Ziel einer bestmöglichen Erzeugung und Nutzung der Kavitationsenergie im Vordergrund.
