1-2017

Lasertechnik
Direkt nach der Laserbearbeitung (links) sind viele Schmauchspuren
auf dem Bauteil zu erkennen. Mit der bisherigen Reinigung (Mitte)
lassen sich diese nicht vollständig beseitigen. Durch die Optimierung
des Verfahrens (rechts) konnte nicht nur die optische Qualität,
sondern auch die Geometriegenauigkeit deutlich gesteigert werden
liche Oberfläche beurteilt. Die in
der modernen Fertigung geltenden
Restschmutzanforderungen verlangen
deshalb eine robuste und wiederholbare
Reinigungstechnik für
Mikrobauteile, die mittels Laserprozess
entstehen. „Bereits eine
kleine Differenz der Geometriegenauigkeit
vor und nach der Reinigung
kann bei Komponenten, die
geringe Toleranzen erfordern, Auswirkungen
auf deren Funktionsfähigkeit
haben“, legt Anton Pauli,
Geschäftsführer bei GFH, die Problematik
dar. Zudem wirken solche
Rückstände als Verschleißpartikel
oder können – je nach Einsatzbereich
– Schaden anrichten, indem
sie beispielsweise Drosseln in Einspritzsystemen
verstopfen.
Folientests geben Aufschluss über
Ultraschallwirkung
Da bisher kein Reinigungsverfahren
eine Lösung für dieses Problem
bot, hat sich der Laser-Maschinenhersteller
und -Lohnfertiger GFH
der Sache angenommen. „Wenn
zu einer Thematik kein Fachwissen
vorhanden ist, erarbeiten wir
dieses. Denn um eine erfolgreiche
Lasermikrobearbeitung durchzuführen,
muss jeder einzelne Schritt
optimal gelöst sein“, erläutert Pauli
seine Unternehmensphilosophie.
Aufgrund der Tatsache, dass sich
das Ultraschall-Reinigungsverfahren
am besten für die per Lasermikrobearbeitung
gefertigten Teile
eignet, erfolgten als Grundlage für
die Analyse zunächst sogenannte
Folientests. Die Löcher, die dabei
in die im Becken platzierte Alufolie
gerissen werden, erlauben Rückschlüsse
auf die Verteilung und
Intensität der Ultraschallwirkung.
„Die Auswertung ergab signifikante
Unterschiede, die zu kennen wichtig
war, um die nachfolgende Studie
unter gleichbleibenden Bedingungen
durchzuführen, aber auch,
um im täglichen Gebrauch die bestmögliche
Wirkung zu erzielen“, führt
Barbara Schmid, die bei GFH für
die Untersuchungen zuständig war,
aus. „So konnten wir ganz grundsätzlich
die Funktionalität des Reinigungsbeckens
überprüfen und
das zu reinigende Element jeweils
optimal platzieren.“
Spezieller
Auswertungsalgorithmus erkennt
minimale Unterschiede
Für die anschließende Parameterstudie
wurden mit der von GFH
Um Stellen mit Laserschmauch – erkennbar anhand dunkler Spuren (linkes Bild) – vom restlichen Bauteil
unterscheiden zu können, wurde ein Schwellwert gewählt, die dunklen Pixel extrahiert und gezählt, um
den Grad der Verschmutzung zu skalieren (rechtes Bild)
Wenn eine dünne Schmutzschicht die Beschaffenheit der Laserkante
verdeckt, erscheint diese weniger rau (oben). Durch die von GFH verbesserte
Ultraschallreinigung ist die Rauheit des Laseraustritts klar
erkennbar (unten)
entwickelten Lasermikrobearbeitungs-Maschine
GL.compact zwei
Bauteil-Serien à 200 Stück gefertigt:
eine aus Edelstahl und eine aus
Messing. Die Wahl fiel auf diese beiden
Materialien, da Edelstahl sehr
häufig verwendet wird und Messing
zu Verfärbungen neigt, sowie
eine Reihe weiterer Probleme bei
der Reinigung mit sich bringt. Die
Komponenten mit einer Kantenlänge
von 5 mm, kleinen Einschnitten
und einer Bohrung wiesen alle
die gleiche Geometrie auf, sodass
die Verschmutzungen dieselben
und die Ergebnisse somit vergleichbar
waren.
Als relevante Einflussfaktoren
wurden Frequenz, Temperatur, Reinigungs-
und Spülmedium, Füllstand,
Konzentration der Chemikalien,
Dauer der eigentlichen Reinigung
sowie Spülung und Trocknung
identifiziert, aber auch das Zubehör
fand Berücksichtigung, etwa verschiedene
Gefäße, in denen kleine
Teile platziert werden, die sonst verloren
gehen könnten.
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