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28 août 2018 |
Oberflächen POLYSURFACES 02/2018 |
Traitement mécanique de surfaces
Mit hoher Energieeffizienz gratfrei und sauber
L’ébavurage à ultrasons permet d’éliminer de manière fiable et ciblée, les bavures des surfaces intérieures et extérieures des pièces moulées par injection, en laiton, en l’aluminium, en zinc et en matière synthétique. Par rapport au jet d’eau à haute pression, ce nouveau procédé se distingue par une consommation d’énergie nettement plus faible, ainsi que par un traitement en douceur.
Das Entgraten ist – ebenso wie die Bauteilreinigung – eine wesentliche Voraussetzung, um bei nachfolgenden Prozessen beziehungsweise Produkten eine hohe Qualität und Funktionalität zu erzielen. Kennzeichnend für herkömmliche Entgratverfahren wie beispielsweise Hochdruck-Wasserstrahlen, Gleitschleifen, chemisches und elektrochemisches Entgraten, Bürsten oder manuelles Entgraten ist, dass sie hohe Kosten verursachen, der Abtrag ungezielt erfolgt, es zu einer hohen Umweltbelastung oder Sekundärgraten kommt. Mit dem Ultraschallentgraten forciert das Innovation-Lab der Weber Ultrasonics AG ein neues Verfahren, das diese Nachteile beseitigt. Das Unternehmen vereint dabei Know-how aus der Ultraschallreinigung und dem Ultraschallschweissen. Letzteres betrifft vor allem die Entwicklung und Herstellung des Entgratwerkzeugs, der Sonotrode.
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Durch Amplitude, Leistung und Dauer des Ultraschalls sowie Design, Entfernung und Position der Sonotrode zum Werkstück lässt sich das Verfahren an unterschiedliche Entgrataufgaben anpassen. (Bilder: Weber Ultrasonics AG)
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Entgraten mit Ultraschall
Die gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Automatisierung IPA entwickelte und verifizierte Entgrattechnik basiert auf dem physikalischen Effekt der Kavitation und einer Strömung. Dabei erzeugt ein Generator, dessen Frequenz und Amplitude auf die Anforderungen beim Entgraten abgestimmt wurden, Schallwellen. Sie werden in einem Flüssigkeitsbad ohne chemische Zusätze durch die speziell entwickelte Sonotrode auf das Werkstück übertragen. Dieses wird dadurch kurzzeitig einer intensiven Kavitation ausgesetzt. Beim Implodieren der lokal begrenzten Kavitationsblasen entstehen so hohe Kräfte und eine starke Strömung. Dies ermöglicht, dass Grate gezielt punktuell oder flächig und zugleich schonend, ohne thermische Belastung und Sekundärgrate entfernt werden.
| Die Entgratungswirkung basiert auf Kavitation und einer Strömung. Im Vergleich zum Hochdruck-Wasserstrahlen zeichnet sich das Ultraschallentgraten durch einen deutlich geringeren Energieverbrauch sowie eine schonendere Behandlung aus. |
Geht es um die Energieeffizienz, kann das Ultraschallentgraten ebenfalls punkten: Es benötigt nur etwa 1 bis 2% der Energie eines typischen Hochdruck-Wasserstrahlverfahrens. Darüber hinaus erfolgt die Entgratung schonender und mit geringerem Materialabtrag.
Das Verfahren lässt sich durch Amplitude, Leistung und Dauer des Ultraschalls sowie Entfernung und Position der Sonotrode zum Werkstück an unterschiedlichste Entgrataufgaben anpassen. Die Möglichkeit, die Sonotrode sehr genau auf das Bauteil abzustimmen, leistet ebenfalls einen Beitrag zur optimalen Bearbeitung.
| Bei diesem Probenkörper aus Aluminium wurden die Grate an den Querbohrungen mit Ultraschall zuverlässig entfernt (rechts). |
Metall- und Kunststoffteile an Innen- und Aussenflächen bearbeitbar
Sehr gute Ergebnisse wurden bisher bei der berührungslosen Entfernung von innen- und aussenliegenden Graten an Aluminium- und Zinkdruckgussteilen sowie bei Messingteilen erzielt. Dabei lassen sich auch dünnwandige Werkstücke bearbeiten. Parallel zum sekundenschnellen Entgratprozess erfolgt eine Reinigung der Oberflächen.
Im Kunststoffbereich sind es vor allem Spritzgussteile aus Polypropylen (PP), Polyamiden (PA) und Polycarbonaten (PC) – auch faserverstärkt – für die das neue Verfahren eine prozesssichere und wirtschaftliche Alternative dargestellt. Es lassen sich damit einerseits Grate, die an den Trennebenen der Spritzgiesswerkzeuge entstehen, gezielt entfernen. Andererseits können mit dem Verfahren so genannte «Schwimmhäute» flächig von den Teilen entfernt werden.
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Mit Ultraschall lassen sich auch Spritzgussteile, wie hier beispielsweise aus PP, effizient entgraten (rechts).
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Manuell und automatisiert entgraten
Ein weiterer Vorteil des Ultraschallentgratens ist seine hohe Einsatzflexibilität. So kann eine mobile Handentgrateinheit unter anderem für Aufgaben genutzt werden, die bisher aufwendig manuell, beispielsweise bei der Endkontrolle vor dem Verpacken mit Schleifsteinen oder Spateln, durchgeführt wurden.
Ebenso einfach lässt sich die Führung der Sonotrode auch mechanisieren und vollautomatisieren. Letzteres erlaubt die Integration des innovativen Verfahrens in automatisierte Fertigungslinien.
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In Kürze
Die Weber Ultrasonics AG entwickelt, produziert und vermarktet Lösungen und Komponenten für die industrielle Nutzung der Ultraschalltechnik. Ihr Geschäftsfeld konzentriert sich auf das Reinigen, Schweissen und Schneiden mit Ultraschall und schliesst weitere spezielle Anwendungsformen ein. Das familiengeführte mittelständische Unternehmen ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert und wurde bereits mehrfach für eine vorbildliche Unternehmensführung ausgezeichnet. Es beschäftigt weltweit über 130 Mitarbeiter. Zur Weber Ultrasonics AG gehören Tochterunternehmen in den USA und Asien sowie die Weber Entec GmbH & Co. KG in Waldbronn, die auf ultraschallbasierte Anlagentechnik für Biogas- und Kläranlagen spezialisiert ist.
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Weber Ultrasonics AG
D-76307 Karlsbad
www.weber-ultrasonics.com
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