Edelsteine mit dem richtigen Schliff

Erst der Facettenschliff macht aus einem unregelmäßigen Rohedelstein ein funkelndes Juwel und steigert seinen Wert. Noch ist diese Veredelung Handarbeit. In einer Produktionsanlage sollen Roboter künftig die individuelle und präzise Schleifarbeit übernehmen.

Kaum ein Laie sieht, was in einem Rohedelstein steckt. Im Gegenteil: Die matten Gesteinsbrocken ähneln eher Kandiszucker als strahlenden Juwelen. Der Fachmann aber weiß um den Wert eines Rohlings und dass er ihn mit dem richtigen Schliff um ein Vielfaches steigern kann. Allerdings nur dann, wenn die Geometrie jeder Facette stimmt und beim Schliff möglichst wenig des kostbaren Steins abgetragen wird. Bisher ist dies weitgehend Handarbeit. Die Firma Paul Wild GmbH bei Idar-Oberstein plant nun eine Anlage, die das Material noch besser verwertet. Sie soll das maximale Volumen aus den Rohsteinen herausholen und mit größerer geometrischer Präzision als bisher schleifen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern entwickeln diese moderne Fertigung.

„Normale Herstellungsprozesse sollen standardisierte Produkte liefern“, sagt Karl-Heinz Küfer vom ITWM. „Hier jedoch handelt es sich um eine hochpräzise, individuelle Produktion, denn jeder Rohstein ist anders geformt.“ Um das Material optimal zu nutzen, muss jeder Rohling zunächst einzeln und sehr exakt vermessen werden. Dies gelingt mit Streifenlichtprojektion, wie das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena in einer Vorstudie zeigte. Diese Methode ermittelt die räumliche Gestalt der Steine aus der Krümmung projizierter dünner Lichtstreifen. Anhand dieser Daten berechnen die Forscher, welche Art Schliff sich am besten in die Geometrie des Rohlings fügt oder – bei vorgegebener Schliffart – wie sie den Edelstein rechnerisch in den Rohling einbetten müssen, um möglichst wenig Material abzutragen. Die Software berücksichtigt zudem, welche Schliffe noch im Lager sind und was die aktuellen Marktpreise für die verschiedenen Formen sind. Denn es darf auch etwas mehr des edlen Staubs rieseln, wenn dafür ein besonders gefragtes und teures Juwel entsteht. Etwa zehn Minuten benötigen die Computer für ihre Berechnungen. Damit steuern sie Roboter, die die Steine schleifen und polieren – bis auf einen Mikrometer und ein Tausendstel Winkelgrad genau. „Sowohl von der Zeit für die Berechnungen als auch von der Feinmechanik bewegen wir uns an die Grenze des derzeit machbaren“, betont Küfer.

Ende dieses Jahres soll ein Prototyp der Anlage in Betrieb gehen. Bis dahin werden die Forscher das mathematische Modell für die Steuerung der Produktion noch an die Geschwindigkeit des Prozesses anpassen. Die Feinmechanik für den Schleifprozess bauen sie in Kooperation mit der Firma Stefan Köhler aus der Region Idar-Oberstein auf.

Ansprechpartner:
Dr. habil. Karl-Heinz Küfer
Telefon: 06 31 / 3 03-18 51, Fax: -18 77
kuefer@itwm.fraunhofer.de

Dr. Peter Klein
Telefon: 06 31 / 3 03-18 04
peter.klein@itwm.fraunhofer.de