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2015-04-08 [

Florian Aigner

 | Presseaussendung 38/2015 ]

Roboter hämmern besser

Bei der Behandlung von metallischen Oberflächen ist oft immer noch Handarbeit gefragt, etwa im Werkzeug- und Formenbau. Die TU Wien zeigt auf der Hannover Messe, wie man diesen Arbeitsschritt weitestgehend automatisieren kann, dabei die Lebensdauer der Bauteile erhöht und Eigenschaften der Bauteiloberflächen gezielt verbessert.

Optimierung von Oberflächeneigenschaften durch automatisiertes Hämmern

Funktionalisierte Oberflächen durch automatisiertes Hämmern - mit handelsüblichen Komponenten

Spezieller Oberflächenhammer der TU Wien, der in allen gängigen Bearbeitungszentren und Industrierobotern eingesetzt werden kann

Mit winzigen Rissen an der Oberfläche fängt es an. Die ersten Schäden an einem Bauteil sind kaum sichtbar, doch bei weiterer Beanspruchung breiten sie sich aus und führen letztlich zum Versagen. Deshalb ist es entscheidend, die Oberfläche von stark beanspruchten Maschinenteilen optimal zu bearbeiten, insbesondere bei Metallteilen.

Prof. Friedrich Bleicher von der TU Wien stellt auf der Hannover Messe eine neuartige Bearbeitungsmethode vor: das Oberflächenhämmern. „Dabei wird ein Hammerkopf durch einen Aktuator in eine oszillierende Bewegung versetzt“, erklärt Bleicher. „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 Werkstückes hervorrufen. Wenn diese inneren Spannungen genau auf die später zu erwarteten Beanspruchungen angepasst werden, lässt sich die Lebensdauer von Bauteilen erhöhen.

Roboter statt Handarbeit
Der Werkzeug- und Formenbau stellt oft extrem hohe Anforderungen an Bauteiloberflächen. Gleichzeitig sind die Stückzahlen sehr gering, in der Regel wird nur ein einziges Werkstück hergestellt. „Die Oberflächenveredelung in der Werkzeugherstellung ist bisher daher kaum wirtschaftlich automatisiert“, erklärt Prof. Friedrich Bleicher. Poliert und geglättet wird dort nach wie vor per Hand.

„Wir bearbeiten Oberflächen mit robotergeführten Aktuatoren – mit 200 bis 400 Hammerschlägen pro Sekunde“, sagt Friedrich Bleicher. 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. Auch andere gewünschte Effekte sind auf diese Weise möglich. So kann beispielsweise der hydraulische Strömungswiderstand erheblich reduziert werden.

Zusätzlich lassen sich durch die Oberflächenbehandlung aber auch die mechanischen Eigenspannungen in den Randzonen des Werkstückes beeinflussen. „Stellen Sie sich ein Bauteil vor, das immer wieder auf Zug oder Biegung beansprucht wird“, sagt Friedrich Bleicher. „Wenn es im Bauteil von vornherein eingeprägte Eigenspannungen gibt, die für diese Beanspruchung günstig sind, kann die Lebensdauer deutlich erhöht werden.“ Das gilt auch für Effekte, die durch wiederholte Temperaturschwankungen hervorgerufen werden. Bei Alu-Druckgussformen konnte mit der Hammertechnik bereits eine Verlängerung der Lebensdauer um bis zu 50% erreicht werden.

Energie-Monitoring und Zerspanungstechnik

Die Roboter-Hämmertechnologie wird Friedrich Bleicher bei der Hannover Messe von 13. bis 17. April präsentieren. Zusätzlich wird er dort auch ein Tool für das Monitoring und die Simulation des Energiebedarfs in der Produktion vorstellen, das im Produktionsbetrieb nicht nur die CO2-Bilanz verbessern kann, sondern dabei auch Geld sparen hilft.

Verbesserungen gelangen Friedrich Bleicher auch im Bereich der Zerspanungstechnik. Die Zerspanung ist die am weitesten verbreitete Bearbeitungsmethode in der Fertigungstechnik: Ein Werkzeug trägt Späne von einem Werkstück ab und bringt es nach und nach in die richtige Form. Es zeigt sich, dass die Bearbeitung deutlich verbessert werden kann, wenn man entweder den Träger des Werkstücks oder den Träger des Werkzeugs auf die passende Weise in Schwingung versetzt.

Bei der Bearbeitung spröder, harter Werkstoffe wie Keramik, Glas oder gehärtetem Stahl kann man damit den Zerspanungsvorgang deutlich beschleunigen. Außerdem lässt sich das Verschleißverhalten der Werkzeuge drastisch verbessern – laut industrieller Testserien teilweise mit einer Steigerung um mehr als das Zehnfache.

Außerdem präsentiert die TU Wien auf der Hannover Messe acht weitere ressourcen- und energiesparende Lösungen in den Themenbereichen „Integrated Industry“, „Maschinen, Anlagen, Gebäude“ sowie „Energie- und Wasserversorgung“ (Halle13 – Stand E10).

Neben diesen Innovationen am Stand der TU Wien werden auch Produkte und Dienstleistungen von 10 Start-Ups von Absolventen bzw. aus Instituten der TU Wien vorgestellt: von Steuerungssoftware für die chemische und pharmazeutische Industrie, über Computer-basierte Analyse von Bildinhalten sowie Modellbildung und Simulation für industrielle Anwendungen, bis hin zu neuartigen Sicherheitseinrichtungen für Roboter in Industrie oder Heimhilfe (Halle 2 – Stand C09/6).

Mehr zum Auftritt der TU Wien bei der Hannover Messe: www.tuwien.ac.at/HM2015

Rückfrage:
Prof. Friedrich Bleicher
Institut für Fertigungstechnik
und Hochleistungslasertechnik
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-31100
friedrich.bleicher@tuwien.ac.at

Aussender:
Dr. Florian Aigner
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
+43-1-58801-41027
florian.aigner@tuwien.ac.at

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