Bei der Bewertung der Strahlkosten vergleichen Unternehmen häufig die Leistung der Strahlräder, den Energieverbrauch oder die Kosten des Strahlmittels. Bei anspruchsvolleren Werkstücken ist der größte Kostenfaktor jedoch oft etwas ganz anderes: die Sicherstellung einer konstanten und reproduzierbaren Qualität.
Wenn auf allen Oberflächen eines Werkstücks eine exakt definierte Rauheit erreicht werden muss, können bereits geringfügige Abweichungen zu Ausschuss, Nacharbeit oder Kundenreklamationen führen. In solchen Fällen hängen die Strahlkosten nicht mehr in erster Linie vom Energieverbrauch ab, sondern von der Stabilität des Prozesses.
Wann reicht eine konventionelle Strahlanlage nicht mehr aus?
Bei einem unserer Projekte stellte der Kunde folgende Anforderungen:
- Oberflächenrauheit Rz < 15 μm
- Prozessfähigkeit Cpk ≥ 1,2
- Gleichmäßige Bearbeitung aller Werkstückoberflächen
Bei komplexen Geometrien ist es schwierig, dieses Maß an Wiederholgenauigkeit mit herkömmlichen Handhabungssystemen zu erreichen. Daher war ein anderer Ansatz erforderlich.
Ein zusätzlicher Vorteil einer robotergestützten Strahlanlage besteht in der Möglichkeit, verschiedene Oberflächenbehandlungstechnologien innerhalb eines einzigen Systems zu kombinieren. Neben dem Schleuderradstrahlen können auch Druckluftstrahldüsen integriert werden. Dadurch lassen sich schwer zugängliche Bereiche bearbeiten, die Strahlintensität lokal anpassen und anspruchsvollere Oberflächenvorbereitungsprozesse durchführen.
Diese Kombination vereint die hohe Produktivität des Schleuderradstrahlens mit der Flexibilität des Druckluftstrahlens und eröffnet neue Möglichkeiten bei der Bearbeitung komplexer Werkstücke.
Wie lässt sich eine gleichmäßige Bearbeitung jedes Werkstücks sicherstellen?
Eine robotergestützte Strahlanlage unterscheidet sich von konventionellen Systemen dadurch, dass sich der Roboter direkt in der Strahlkammer befindet. Der Roboter entnimmt das Werkstück aus seiner Aufnahme und führt es entlang einer exakt programmierten Bewegungsbahn durch den Strahlprozess.
Dadurch lassen sich vollständig reproduzierbare Strahlbedingungen gewährleisten, was Schwankungen der Oberflächenrauheit und die Anzahl fehlerhafter Teile deutlich reduziert.
Die wichtigsten Vorteile dieses Ansatzes sind:
- reproduzierbare Bearbeitungsqualität
- geringere Rauheitsabweichungen
- weniger Ausschuss und Reklamationen
- geringerer Bedarf an Nacharbeit und Korrekturmaßnahmen
- höhere Prozessstabilität
Kugelstrahlen von Zahnrädern erfordert perfekte Wiederholgenauigkeit
Eine robotergestützte Strahlanlage eröffnet auch neue Möglichkeiten im Bereich des Kugelstrahlens. Ein gutes Beispiel sind Zahnräder, bei denen mehrere Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle montiert sind.
Bei solchen Anwendungen ist die geforderte Oberflächenrauheit nicht das einzige Ziel. Ebenso wichtig ist eine gleichmäßige Kugelstrahlintensität über alle Zahnräder hinweg. Bereits geringe Abweichungen in der Positionierung des Werkstücks können die in der Randschicht erzeugten Druckeigenspannungen und damit die Lebensdauer des Bauteils beeinflussen.
Durch den Einsatz eines Roboters kann die gesamte Zahnradbaugruppe präzise und reproduzierbar relativ zum Strahlmittelstrom positioniert werden. Dies führt zu einer höheren Prozessstabilität, einer besseren Wiederholgenauigkeit und gleichmäßigeren Ergebnissen beim Kugelstrahlen.
Schwere Werkstücke sind eine andere Herausforderung
Eine robotergestützte Strahlanlage ist nicht nur für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Oberflächenrauheit geeignet. Sie bietet auch erhebliche Vorteile bei der Bearbeitung schwerer und komplexer Werkstücke.
Der Roboter kann das Werkstück automatisch aufnehmen, während des Prozesses drehen und so positionieren, dass alle Oberflächen optimal dem Strahlmittelstrom ausgesetzt werden.
Dies bringt mehrere wichtige Vorteile:
- automatische Handhabung ohne zusätzliche Vorbereitungen
- optimale Beaufschlagung aller Oberflächen
- geringere körperliche Belastung der Bediener
- höhere Prozessproduktivität
Was war die größte Entwicklungsherausforderung?
Der Roboter selbst war während der Entwicklung nicht die größte Herausforderung. Schutzsysteme für Industrieroboter in Strahlanwendungen sind heute bereits sehr ausgereift und in zahlreichen industriellen Umgebungen erfolgreich erprobt.
Eine deutlich größere technische Herausforderung war die Entwicklung des Greifkopfes, der das Werkstück hält und direkt dem Strahlmittelstrom ausgesetzt ist. Das Greifsystem muss eine hochpräzise und reproduzierbare Positionierung gewährleisten, gleichzeitig starkem Verschleiß standhalten und das Eindringen von Strahlmittelstaub in die pneumatischen Komponenten verhindern.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden die Greifer aus Werkzeugstahl gefertigt und bieten dadurch eine außergewöhnlich hohe Verschleißfestigkeit. Die pneumatische Greifeinheit ist in einem geschützten Gehäuse untergebracht und zusätzlich durch speziell entwickelte PU-Faltenbälge geschützt, die verhindern, dass Staub an Führungen und andere bewegliche Komponenten gelangt.
Wie sieht es mit den Strahlkosten pro Stunde aus?
Bei robotergestützten Anwendungen ist der Energieverbrauch oft nicht der entscheidende Faktor. Die größten Einsparungen ergeben sich aus Verbesserungen des gesamten Prozesses:
- weniger Ausschuss
- weniger Kundenreklamationen
- geringerer manueller Handhabungsaufwand
- kürzere Zykluszeiten
- höhere Prozessfähigkeit (Cp/Cpk)
- vollständige Prozessrückverfolgbarkeit
Aus diesem Grund ist es bei solchen Projekten oft sinnvoller, die Kosten pro Werkstück zu betrachten, anstatt sich ausschließlich auf die Maschinenbetriebskosten pro Stunde zu konzentrieren.
Bei anspruchsvollen Anwendungen hängen die größten Einsparungen häufig nicht vom Energieverbrauch ab, sondern von der Reduzierung von Prozessabweichungen und der Sicherstellung reproduzierbarer Qualität.
Durch die Kombination aus hoher Produktivität, reproduzierbarer Qualität und vollautomatischer Handhabung ermöglicht eine robotergestützte Strahlanlage ein neues Niveau der Prozesskontrolle. Dank ihrer Flexibilität ist sie die ideale Lösung sowohl für anspruchsvolle Kugelstrahlanwendungen als auch für die Bearbeitung komplexer und schwerer Werkstücke.
Möchten Sie herausfinden, ob robotergestütztes Strahlen die richtige Lösung für Ihre Produkte ist? Kontaktieren Sie uns unter marketing@gostol-tst.eu.
