Modulare Kugelstrahlanlage – wirtschaftlich und prozesssicher Gastbeitrag der Rösler Oberflächentechnik GmbH

Die Strahlkammer der Wendetischstrahlanlage RWT 13/4 S ist besonders verschleißfest ausgestattet und zu Wartungszwecken begehbar. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)
13.10.2020 | Redaktion Autoland

Bei Getriebeteilen wie Zahnrädern und Wellen ist das Shot Peening (Kugelstrahlen) heute ein unverzichtbarer Fertigungsschritt. Mit der Wendetischstrahlanlage RWT entwickelte Rösler ein modulares Anlagensystem, das sich wirtschaftlich an unterschiedliche Anforderungen anpasst und maximale Prozesssicherheit sowie Reproduzierbarkeit bietet – unter anderem bei einem asiatischen Automobilzulieferer.

Das Unternehmen entschied, im Zuge der Produktionserweiterung für Kleintransporter-Getriebe auf jährlich rund 40.000 Einheiten, auch den bisher extern durchgeführten Shot Peening-Prozess in die eigene Fertigung zu integrieren. Die Anlage war auf die daraus resultierenden zirka 560.000 zu bearbeitenden Teile auszulegen. Es handelt sich dabei um Zahnräder und Wellen in 15 verschiedenen Ausführungen, für die auf Basis von Zeichnungen und Materialangaben teilespezifische Strahlprogramme entwickelt werden mussten. Eine weitere Forderung bestand in einer engmaschigen Prozessüberwachung. Durchgesetzt hat sich Rösler mit der Shot Peening-Anlage RWT 13/4 S für das automatische Strahlen von Zahnrädern und Wellen bis zu einem Durchmesser von 300 mm, einer Höhe von 500 mm und bis 25 kg Gewicht. Das Druckstrahlsystem ist in zwei Segmente mit je zwei Satelliten aufgeteilt. Dadurch können zwei Teile gestrahlt werden, während im anderen manuell be- und entladen wird. Da die Werkstücke teilweise endbearbeitet sind, mussten für diese Bereiche entsprechende Maskierungen entwickelt werden. Sie sind in die jeweiligen Werkstückaufnahmen eingearbeitet. Während des Shot Peening-Prozesses strahlen jeweils zwei horizontal und vertikal verfahrbare Düsen auf die rotierenden Werkstücke. Für einen unterbrechungsfreien Betrieb verfügt die Anlage über einen Doppeldruckkessel.

Während in einem Segment zwei Teile gestrahlt werden, kann das zweite be- und entladen werden. Die RWT basiert auf einem modularen Anlagenkonzept, das speziell für die Bearbeitung von Getriebeteilen entwickelt wurde.
Während in einem Segment zwei Teile gestrahlt werden, kann das zweite be- und entladen werden. Die RWT basiert auf einem modularen Anlagenkonzept, das speziell für die Bearbeitung von Getriebeteilen entwickelt wurde. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Zukunftsweisendes Anlagenkonzept für individuelle Anforderungen

Die Wendetischstrahlanlage basiert auf einem modularen Konzept, für dessen Entwicklung Rösler aktuelle und zukünftige Anforderungen in der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie sowie im Getriebebau analysiert hat. Basierend auf den Ergebnissen konnten nicht nur verschiedene Anlagenkomponenten standardisiert werden, es wurden auch entsprechende Optimierungen vorgenommen. Dies beginnt bei der Strahlkammer, die im Vergleich zu marktüblichen Anlagen deutlich verschleißfester ausgeführt ist und für Wartungszwecke begehbar konzipiert wurde. Vorteile ergeben sich auch durch den höheren Wirkungsgrad des optimierten Druckluftstrahlsystems, da mit weniger teurer Druckluft gearbeitet werden kann. Die serienmäßige Satellitendrehüberwachung erfolgt direkt am Bauteil im Strahlbereich durch ein System, welches die direkte Bauteilrotation anfragt und an der Gehäusedecke außen befestigt ist. Um kundenspezifische Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen, ist der Einsatz von zwei unterschiedlichen Strahlmitteln beziehungsweise Korngrößen möglich. Bei bruchempfindlichem Strahlmittel kann die Anlage mit einem Spiralsortierer ausgestattet werden, der gebrochene Körner automatisch aus dem Strahlmittelkreislauf austrägt. Für die Prozessüberwachung stehen ebenfalls standardisierte Komponenten zur Verfügung. Dazu zählen die automatische Kontrolle des Strahlmitteldurchsatzes und eine präzise, einzigartige Geschwindigkeitsmessung des Strahlmittels direkt an der Düse. Die für die genaue Strahlmitteldosierung eingesetzten Magnavalves können ebenso überwacht werden wie die Zuführungsschläuche für das Strahlmittel.

Ein umfangreiches Überwachungspaket, beispielsweise mit Luftmengenmessung (orangefarbene Messeinheit), gewährleistet die beim Shot Peening geforderte hohe Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit.
Ein umfangreiches Überwachungspaket, beispielsweise mit Luftmengenmessung (orangefarbene Messeinheit), gewährleistet die beim Shot Peening geforderte hohe Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Druckeigenspannungsmessung mit Röntgendiffraktometer

Zur Auslegung des Strahlprozesses stellte der asiatische Automobilzulieferer nach der Auftragsvergabe Bauteile für Versuche zur Verfügung. Nach den Strahltests mit den vorher ermittelten Parametern ergab die röntgenographische Bestimmung im Labor von Rösler, dass die erreichten Druckeigenspannungen nahezu um das Doppelte besser sind als die geforderten Werte.

Eine beschleunigte Prozessentwicklung und -neuauslegung ermöglicht das Röntgendiffraktometer aber nicht nur bei Getriebeteilen, sondern bei Werkstücken aller Art. Das Spektrum reicht von Ventil- über Fahrwerksfeder und Fahrwerkskomponenten bis hin zu Triebwerksteilen für die Luftfahrt und Komponenten für die Energietechnik. Diese röntgenographischen Druckeigenspannungsmessungen bietet Rösler auch als Dienstleistung an.

Die Düsen sind vertikal und horizontal verfahrbar sowie in einem Bereich von 0 bis 90° schwenkbar. Dies stellt sicher, dass alle Werkstückbereiche gleichmäßig ausgestrahlt werden. Der hohe Wirkungsgrad des Druckstrahlsystems ermöglicht Einsparungen bei der Druckluft.
Die Düsen sind vertikal und horizontal verfahrbar sowie in einem Bereich von 0 bis 90° schwenkbar. Dies stellt sicher, dass alle Werkstückbereiche gleichmäßig ausgestrahlt werden. Der hohe Wirkungsgrad des Druckstrahlsystems ermöglicht Einsparungen bei der Druckluft. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Stichwort: Rösler Oberflächentechnik GmbH

Der Komplettanbieter ist internationaler Marktführer bei der Herstellung von Gleitschliff- und Strahlanlagen, Lackier- und Konservierungssystemen, sowie Verfahrensmitteln und Technologie für die rationelle Oberflächenbearbeitung (Entgraten, Entzundern, Entsanden, Polieren, Schleifen…) von Metallen und anderen Werkstoffen. Zur Rösler-Gruppe gehören neben den deutschen Werken in Untermerzbach/Memmelsdorf und Bad Staffelstein/Hausen Niederlassungen in Großbritannien, Frankreich, Italien, den Niederlanden, Belgien, Österreich, Serbien, Schweiz, Spanien, Rumänien, Russland, Brasilien, Indien, China und den USA.

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