Deburring EXPO: Blechkanten und Funktionsoberflächen mit dem Laser veredeln

In der Metallbearbeitung gewinnen die Themen Entgraten und Polieren zunehmend an Bedeutung. Besonders bei Funktionsoberflächen und anspruchsvollen Entgrat-Aufgaben spielen laserbasierte Entgrat- und Polierprozesse ihre Vorteile aus.

Schnittkanten verrunden und Oberflächen polieren

In Karlsruhe demonstriert das Fraunhofer ILT beispielsweise das Laserentgraten von Blechen. Hier haben sich kontinuierliche Laser bewährt, weil sie zuverlässig und schnell – teilweise mit mehreren Metern pro Minute – Grate und Kanten entfernen, die in Abhängigkeit der Anforderungen formgebend umgeschmolzen werden. Dank des Aufschmelzens lässt sich eine definierte Formgebung, z. B. eine gleichmäßige Verrundung, erreichen.

Für das Polieren metallischer Oberflächen kommen sowohl kontinuierliche als auch gepulste Laser zum Einsatz. Beim Bearbeiten etwa von geschliffenen Oberflächen mit geringer Rauheit finden gepulste Laser mit Pulsdauern von einigen 100 ns und einer Umschmelztiefe von einigen Mikrometern Verwendung. Bei gefrästen oder erodierten und somit raueren Oberflächen eignen sich wiederum die kontinuierlichen Laser, die eine Umschmelztiefe von bis zu 100 μm erreichen.

Für das Polieren von Metalloberflächen benötigt ein Laser je nach Anwendung und Laserleistung zwischen 1 und 60 s/cm². »Interessante Anwendungen finden sich im Automobil- und Maschinenbau, der Feinmechanik und der Medizintechnik«, sagt Dr. Edgar Willenborg, Leiter der Gruppe Laserpolieren am Fraunhofer ILT.

»Das Laserpolieren eignet sich besonders für tribologisch beanspruchte Oberflächen, für Dichtflächen und teilweise auch für Stellen, die mit klassischen Verfahren nur schwer zugänglich sind.«

Für das Verfahren spreche außerdem, dass es sich für viele verschiedene Werkstoffe wie Stähle, einige Gusslegierungen, Nickel-, Titan- und Cobalt/Chrom-Legierungen bis hin zu Reintitan eignet.

Das Interesse am Laserpolieren nimmt zu

Noch ist das Laserpolieren in der industriellen Fertigung ein Exot. Aber erste Applikationen sind technisch und wirtschaftlich erfolgreich umgesetzt. Am Fraunhofer ILT beschäftigt sich eine Forschungsgruppe mit sieben Wissenschaftlern intensiv mit dem noch jungen Thema. Es ist – so die Einschätzung von Gruppenleiter Dr. Edgar Willenborg – die weltweit größte Forschungsgruppe zum Laserpolieren.

3D-Bauteile mit dem Laser polieren

Darüber hinaus lassen sich auch komplexe dreidimensionale Bauteile mit dem Laser bearbeiten. Am Fraunhofer ILT entstand in Kooperation mit einem Sondermaschinenbauer die entsprechende Maschinentechnik, mit der die Aachener das Laserpolieren für neue Anwendungen weiterentwickeln und erproben. Dr. Willenborg: »Die ersten industriellen Umsetzungen kommen jetzt, nachdem sich die Technik bereits im Labormaßstab bewährt hat. Das Laserpolieren adressiert in erster Linie mittlere Qualitäten – z. B. für technische Funktionalität mit einem hohen Automatisierungsgrad.« Wenn es dagegen um Spiegel-Hochglanzflächen gehe, sei das Laserpolieren oft nicht geeignet.

Allgemein ist die Resonanz auf das Laserpolieren laut Dr. Willenborg wegen der starken Nachfrage nach neuen Polierverfahren groß. Vorteilhaft sei zudem, dass sich das Verfahren beim Bearbeiten von kleineren Bauteilen leicht in bestehende Fertigungslinien integrieren lasse.

Das Fraunhofer ILT auf der Deburring EXPO 2019

Weitere Details zum Laserentgraten und -polieren präsentieren Dr. Willenborg und sein Team vom 8. bis zum 10. Oktober in Karlsruhe auf dem Stand 319 in Halle 1 im Forschungspavillion der Deburring EXPO.

Dr.-Ing. Edgar Willenborg
Leiter der Gruppe Polieren
Telefon +49 241 8906-213
edgar.willenborg@ilt.fraunhofer.de

Dipl.-Phys. Judith Kumstel
Gruppe Polieren
Telefon +49 241 8906-8026
judith.kumstel@ilt.fraunhofer.de

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