Wien. Bei der Behandlung von metallischen Oberflächen ist oft immer noch Handarbeit gefragt, etwa im Werkzeug- und Formenbau. Einerseits, weil die Anforderungen sehr hoch sind – selbst kleinste Ungenauigkeiten können zum Versagen führen –, andererseits weil in der Regel nur geringe Stückzahlen hergestellt werden.
„Die Oberflächenveredelung in der Werkzeugherstellung ist bisher daher kaum wirtschaftlich automatisiert”, erklärt Friedrich Bleicher, Professor an der TU Wien, der jetzt ein automatisiertes Verfahren entwickelt hat. „Wir bearbeiten Oberflächen mit robotergeführten Aktuatoren – mit 200 bis 400 Hammerschlägen pro Sekunde”, erklärt er. „Dabei wird ein Hammerkopf durch einen Aktuator in eine oszillierende Bewegung versetzt. Das bewirkt bei jedem Einschlag eine mechanische Umformung in mikroskopischem Bereich.” Mit der richtigen Hammertechnik kann man damit innere Druckspannungen in der oberflächennahen Randzone des Werkstücks hervorrufen. Wenn diese inneren Spannungen genau auf die später zu erwarteten Beanspruchungen angepasst werden, lässt sich die Lebensdauer von Bauteilen erhöhen.
Für alle gängigen Roboter
Die Hammerköpfe werden mit unterschiedlich geformten Aufsätzen versehen, um die Oberflächen effizient und genau auf die gewünschte Anforderung hin zu bearbeiten. Dadurch lässt sich je nach Bedarf eine möglichst glatte oder aber auch eine strukturierte Oberflächencharakteristik erzielen. Für die Lebensdauer spielt diese Oberflächenbeschaffenheit eine entscheidende Rolle. Bei Alu-Druckgussformen konnte mit der neuen Hammertechnik bereits eine Verlängerung der Lebensdauer um bis zu 50% erreicht werden. Auch andere Effekte sind auf diese Weise möglich. So kann beispielsweise der hydraulische Strömungswiderstand erheblich reduziert werden. Die an der TU entwickelten Hammerköpfe können in allen gängigen Bearbeitungszentren und Industrierobotern eingesetzt werden. Verbesserungen gelangen Bleicher auch im Bereich der Zerspanungstechnik, der am weitesten verbreiteten Bearbeitungsmethode in der Fertigungstechnik: Bleichers Untersuchungen haben gezeigt, dass die Bearbeitung deutlich verbessert werden kann, wenn entweder der Träger des Werkstücks oder jener des Werkzeugs während der Bearbeitung auf die passende Art und Weise in Schwingung versetzt wird.Mit dieser Methode kann vor allem die Bearbeitung spröder und harter Werkstoffe wie beispielsweise Keramik, Glas oder gehärtetem Stahl deutlich beschleunigt werden. Außerdem lässt sich das Verschleißverhalten der Werkzeuge drastisch verbessern – laut verschiedener industrieller Testserien teilweise mit einer Steigerung um mehr als das Zehnfache.
