Schneller Schliff

Feine Papiertaschentücher entstehen bei einem Tempo von bis zu zwei Kilometern pro Minute auf riesigen Walzen. Deren Oberfläche muss sehr plan und glatt sein. Eine neue Schleifmaschine arbeitet mikrometergenau und vermeidet lange Stillstandzeiten der Maschinen.

Hatschi! Mit einem Tempo von bis zu 160 km/h niest man in ein Taschentuch. Damit die Papierlagen das aushalten, müssen sie fest sein. Andererseits sollen sie die Nase nicht wund reiben. Zentrales Element bei der Fertigung von Tissue-Papieren ist der Trockenzylinder. Er wird von innen mit Hochdruckwasserdampf beheizt und steckt unter einer riesigen Trockenhaube. Der Produktionsprozess und speziell das Kreppen – ein Stahlmesser schabt das Papier vom Zylinder ab – beanspruchen die Oberfläche der Walze. Spätestens alle zwei Jahre muss sie plan geschliffen werden. Ulrich Priber und Jürgen Schönitz vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz entwickelten ein handliches und sehr genaues Schleifgerät. Für ihre Arbeiten zum „Intelligenten Polierschleifen für die Papierindustrie“ erhalten sie den Joseph-von-Fraunhofer-Preis.

Das Schleifen von Trockenzylindern erfolgt bisher mit Maschinen, die mehrere Tonnen schwer sind und es erfordert, dass erhebliche Teile der Papiermaschine ausgebaut werden müssen. Die Produktion steht dann still. „Wir hatten zwar eine Idee für eine handlichere und schnellere Maschine, aber keine Erfahrung, wie wir das umsetzen sollten“, so Sjaak Melkert, Leiter der Voith Paper Service GmbH und Auftraggeber für das neue Schleifgerät. Seine Entwicklung übernahmen die Chemnitzer Forscher. „Die Grundidee war einleuchtend: Ein Schleifgerät zu verwenden, das direkt in die Maschine eingehängt wird“, erzählt Priber. Aber woher weiß das Gerät, wo es mit welcher Kraft schleifen muss? Das A und O ist die exakte Vermessung des Zylinders: Ein Lasermesssystem fährt die rotierende Walze ab. Als Referenz dient ein dünner Stahldraht, der an jeder Maschine gespannt und ausgerichtet wird. Er ist der Bezug zur Zylinderachse. Nach der Messung entsteht im Computer eine detaillierte Höhenkarte der Oberfläche. Mit ihr wird der Schleifvorgang gesteuert. Das gab dem Verfahren seinen Namen: Virtual Reference Grinding VRG.

Das neue System arbeitet kraftbasiert, die Schleifkraft wird also positionsgenau und fein dosiert. Je höher eine Erhebung, desto größer der Anpressdruck, der automatisch und hydraulisch eingestellt wird. Damit wird eine Genauigkeit von unter 50 Mikrometern erreicht – auf einer bis zu 100 m² großen Oberfläche. Außerdem arbeitet die Maschine deutlich schneller als konventionelle Systeme: Knapp eineinhalb statt drei Tage dauert das Schleifen nun. Das spart bei jedem Serviceintervall viele Tausend Euro und liefert rascher als zuvor wieder zartes und weiches Tissue-Papier.

Ansprechpartner:
Dr. Ulrich Priber
Telefon: 03 71 / 53 97-4 35, Fax: -4 88
priber@iwu.fraunhofer.de