Mittwoch, 20. Januar 2021
Precision Micro - Reduzierung von Spannungen im Material
bodohann, 10:36h
Bei der Metallbearbeitung wird die Qualität der gefertigten Komponenten häufig durch Spannungen im Material beeinträchtigt.
Bei herkömmlichen Produktionsverfahren treten vor allem thermisch und mechanisch eingebrachte Spannungen auf. Karl Hollis, Leiter der Entwicklungsabteilung bei Precision Micro, hat sich mit dieser Problematik im Detail beschäftigt. Im Folgenden erklärt er, wie mit derart Spannungen umgegangen werden kann, um qualitativ hochwertige Komponenten zu erhalten.
In allen Industriebereichen – von der Automobilindustrie über die Luftfahrt bis hin zur Medizin- und Elektrotechnik – gilt der Grundsatz: Damit ein aus Metall gefertigtes Produkt den strengsten Qualitätsvorgaben genügt, muss jede einzelne Komponente einwandfrei gefertigt sein. Selbst kleinste Abweichungen können zu erheblichen Qualitätseinbußen führen. Als Beispiele seien hier nur sicherheitsrelevante ABS-Systeme oder korrosionsbeständige Mikrofilter genannt. Heute können sich Kunden zwischen zahlreichen Produkten verschiedener Hersteller entscheiden. Daher muss jeder Hersteller konkurrenzfähige Produkte entwickeln, die sich deutlich von denen des Wettbewerbs abheben.
Den strengsten Qualitätsvorgaben entspricht ein Produkt nur dann, wenn die thermisch und mechanisch eingebrachte Spannungen beseitigt werden. Um zu verstehen, welche Probleme sich aus diesen Spannungen ergeben, muss man sich zunächst klarmachen, wie sie entstehen.
Thermische Spannungen bilden sich, wie der Name schon sagt, wenn bei der Metallbearbeitung Wärme freigesetzt wird. Dieses Problem tritt vor allem beim Laserschneiden auf. Die Hitzeentwicklung kann dabei so stark sein, dass sich das Material verformt. Selbst wenn diese Verformungen nur gering sind, also z. B. im Mikrometerbereich liegen, genügen laserbearbeitete Bauteile oft nicht mehr den strengen Qualitätsanforderungen, die an diese Teile gestellt werden.
MechanischeSpannungen hingegen sind typisch für das Stanzen. Bei diesem Verfahren werden die gewünschten Bauteile mit Hilfe von Stempeln aus den Blechen herausgeschnitten, wodurch an der Ober- bzw. Unterseite des bearbeiteten Blechs Druck- bzw. Zugspannungen entstehen. Diese können von der Schnittkante aus bis weit in das Werkstück hinein reichen, wirken sich nachteilig auf die Ebenheit der Blechtafeln aus und beeinträchtigen letztendlich auch die Qualität der ausgestanzten Rohlinge. Bei Präzisionsteilen müssen solche Unzulänglichkeiten überwunden oder besser noch von vornherein vermieden werden.
Natürlich wurde bereits nach Möglichkeiten gesucht, diese Spannungen zu verringern. Thermisch eingebrachte Spannungen waren bereits Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Heute kann daher genau vorhergesagt werden, wie stark diese ausfallen, so dass man besser damit umgehen kann.
Dem Problem der mechanisch eingebrachten Spannungen begegnete man durch die Entwicklung spezieller Nachbearbeitungsverfahren. So können die durch das Stanzen entstehenden Zug- und Druckspannungen durch anschließendes Überbiegen des Blechs ausgeglichen werden. Allerdings wird die gesamte Bearbeitung dadurch zeitintensiver, kostspieliger und aufwendiger, und das wiederum wirkt sich möglicherweise negativ auf die Wettbewerbsfähigkeit eines Herstellers aus. Darüber hinaus sollten Hersteller abwägen, ob durch die genannten Technologien überhaupt das gewünschte Endergebnis erzielt werden kann.
Bei herkömmlichen Produktionsverfahren treten vor allem thermisch und mechanisch eingebrachte Spannungen auf. Karl Hollis, Leiter der Entwicklungsabteilung bei Precision Micro, hat sich mit dieser Problematik im Detail beschäftigt. Im Folgenden erklärt er, wie mit derart Spannungen umgegangen werden kann, um qualitativ hochwertige Komponenten zu erhalten.
In allen Industriebereichen – von der Automobilindustrie über die Luftfahrt bis hin zur Medizin- und Elektrotechnik – gilt der Grundsatz: Damit ein aus Metall gefertigtes Produkt den strengsten Qualitätsvorgaben genügt, muss jede einzelne Komponente einwandfrei gefertigt sein. Selbst kleinste Abweichungen können zu erheblichen Qualitätseinbußen führen. Als Beispiele seien hier nur sicherheitsrelevante ABS-Systeme oder korrosionsbeständige Mikrofilter genannt. Heute können sich Kunden zwischen zahlreichen Produkten verschiedener Hersteller entscheiden. Daher muss jeder Hersteller konkurrenzfähige Produkte entwickeln, die sich deutlich von denen des Wettbewerbs abheben.
Den strengsten Qualitätsvorgaben entspricht ein Produkt nur dann, wenn die thermisch und mechanisch eingebrachte Spannungen beseitigt werden. Um zu verstehen, welche Probleme sich aus diesen Spannungen ergeben, muss man sich zunächst klarmachen, wie sie entstehen.
Thermische Spannungen bilden sich, wie der Name schon sagt, wenn bei der Metallbearbeitung Wärme freigesetzt wird. Dieses Problem tritt vor allem beim Laserschneiden auf. Die Hitzeentwicklung kann dabei so stark sein, dass sich das Material verformt. Selbst wenn diese Verformungen nur gering sind, also z. B. im Mikrometerbereich liegen, genügen laserbearbeitete Bauteile oft nicht mehr den strengen Qualitätsanforderungen, die an diese Teile gestellt werden.
MechanischeSpannungen hingegen sind typisch für das Stanzen. Bei diesem Verfahren werden die gewünschten Bauteile mit Hilfe von Stempeln aus den Blechen herausgeschnitten, wodurch an der Ober- bzw. Unterseite des bearbeiteten Blechs Druck- bzw. Zugspannungen entstehen. Diese können von der Schnittkante aus bis weit in das Werkstück hinein reichen, wirken sich nachteilig auf die Ebenheit der Blechtafeln aus und beeinträchtigen letztendlich auch die Qualität der ausgestanzten Rohlinge. Bei Präzisionsteilen müssen solche Unzulänglichkeiten überwunden oder besser noch von vornherein vermieden werden.
Natürlich wurde bereits nach Möglichkeiten gesucht, diese Spannungen zu verringern. Thermisch eingebrachte Spannungen waren bereits Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Heute kann daher genau vorhergesagt werden, wie stark diese ausfallen, so dass man besser damit umgehen kann.
Dem Problem der mechanisch eingebrachten Spannungen begegnete man durch die Entwicklung spezieller Nachbearbeitungsverfahren. So können die durch das Stanzen entstehenden Zug- und Druckspannungen durch anschließendes Überbiegen des Blechs ausgeglichen werden. Allerdings wird die gesamte Bearbeitung dadurch zeitintensiver, kostspieliger und aufwendiger, und das wiederum wirkt sich möglicherweise negativ auf die Wettbewerbsfähigkeit eines Herstellers aus. Darüber hinaus sollten Hersteller abwägen, ob durch die genannten Technologien überhaupt das gewünschte Endergebnis erzielt werden kann.
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