Vom Fahrzeugbau über den Maschinen- und Anlagenbau bis zu Haushaltsgeräten – Gussprodukte spielen in nahezu allen Industriebereichen eine wichtige Rolle. So unterschiedlich die Dimensionen, Gewichte und Komplexität der in den verschiedenen Gießverfahrenen hergestellten Werkstücke auch sein mögen, zu den wesentlichen Weiterverarbeitungsprozessen zählt das Strahlen. Es geht dabei um Aufgabenstellungen wie beispielsweise das Entsanden beziehungsweise Entgraten, das Reinigen und Homogenisieren der Oberfläche sowie die Optimierung der mechanischen Eigenschaften durch Shotpeening, Arbeitsbeispiele:

700 kg im 50-Sekunden-Takt

Eine Anlage wird für eine renommierte deutsche Eisengießerei für das vollautomatische Entgraten und Homogenisieren der Oberfläche von Motorblöcken für Nutzfahrzeuge realisiert. Wesentliche Anforderungen für die Konzeption der Motorblock-Strahlanlage (RMBS) und Teilehandlings war einerseits das Gewicht der Werkstücke von bis zu 700 kg. Andererseits die für den Strahlprozess vorgegebene Taktzeit von maximal 50 Sekunden, wobei die reine Strahlzeit bei 20 Sekunden pro Motorblock liegt. Diese Vorgaben erfordern eine sehr hohe Strahlintensität und ein schnelles Teilehandling mittels Roboter. Um eine hohe Verfügbarkeit sicherzustellen, muss die Anlage verschleißarm ausgeführt werden. Daher entschied man sich bei Rösler für einen innovativen Konstruktionsansatz. Die Strahlkammer wird aus robustem, acht mm starkem Manganstahl gefertigt und deren Innenwände zusätzlich mit auswechselbaren Verschleißschutzplatten ausgekleidet. Als Novum befinden sich Stahlkugeln aus einem verschleißarmen Material im Bodenbereich. Sie verhindern zum einen die Einschleppung entfernter Flittergrate in den Strahlmittelkreislauf. Darüber hinaus wird das Strahlmittel durch die Kugeln besser abgelenkt als auf einer ebenen Fläche, was den Verschleiß ebenfalls reduziert.

Neue Wege beschreitet der Anlagenhersteller auch bei den sechs Turbinen mit einer Antriebsleistung von jeweils 45 kW, mit denen die Motorblock-Strahlanlage ausgestattet ist. Üblicherweise werden ab einer Leistung von mehr als 37 kW indirekt angetriebene Turbinen eingesetzt. Sie benötigen im Vergleich zu direkt angetriebenen jedoch mehr Platz. Außerdem kommt es durch den indirekten Antrieb zu einem gewissen Leistungsverlust, sodass der Energieverbrauch höher ist. Ziel war daher, auch bei dieser Anlage direkt angetriebene Turbinen einzusetzen. Die Wahl fiel aufgrund des eingesetzten Strahlmittels mit Korngrößen bis zu 1,6 mm auf die durchsatzstarken Evolution-Turbinen. Sie verfügen über größere Motoren sowie verstärkte Lagerungen und sind mit einer entsprechend ausgelegten Stützkonstruktion auf dem Anlagendach platziert. Ausgestattet mit acht geraden Wurfschaufeln befördern sie bis zu 500 kg Strahlmittel pro Minute und Turbine auf die Teile.

Für das Roboterhandling stellt das hohe Teilegewicht eine Herausforderung dar. Nicht nur, dass ein Manipulator gefunden werden musste, der bis zu 700 kg schwere Teile tragen kann. Er muss sie nach dem Prozess vor der Anlage auch drehen und um 360 Grad schwenken können, um eventuell noch in den Teilen vorhandenes Strahlmittel zu entfernen. Der Roboter erhält dafür ein „sehr leichtes“ Greifsystem, mit dem er alle unterschiedlichen Motorblöcke sicher greifen und handeln kann.

Kernelement der RMBS ist eine speziell entwickelte Manipulator-Zange mit zwei Greiferbacken, welche die Bearbeitung von mehreren kleinen oder einem großen Werkstück ermöglicht. Für den Strahlprozess gelangen die Motorblöcke über ein Transportsystem direkt aus der Gießerei zur Strahlanlage. Sie werden dann an einer Richtstation für die Aufnahme durch den Roboter positioniert, von diesem aufgenommen und an die Manipulator-Zange übergeben, die das Teil fest einspannt. Während der Strahlzeit von 20 Sekunden rotiert die Zange den Motorblock kontrolliert unter dem Strahlmittelstrahl. Anschließend werden die Teile durch den Roboter aus der Strahlanlage entnommen, geschwenkt und auf einem Transportsystem abgelegt, das sie zur nächsten Station befördert.

Schlag- und stoßempfindliche Teile

Für die wirtschaftliche und effektive Bearbeitung schlag- und stoßempfindlicher Teile bieten sich je nach Anwendungsfall Hängebahn- oder Drahtgurt-Durchlaufstrahlanlagen an. Die Ausstattung hinsichtlich Durchsatz, Turbinenzahl und -leistung sowie Verschleißschutz lässt sich an die unternehmensspezifischen Anforderungen anpassen.

Hängebahn-Strahlanlagen sind hochflexibel und zeichnen sich durch eine kompakte und platzsparende Bauform aus. Sie kommen für empfindliche, nicht trommelfähige Werkstücke, Bauteile mit komplexen Geometrien sowie schweren und großvolumigen Komponenten zum Einsatz. Für die Bearbeitung werden mehrere Werkstücke (Charge) oder ein einzelnes Gussteil an Werkstückträger gehängt und in die Anlage gefahren. Im Strahlbereich rotiert und oszilliert das Gehänge in einer den Werkstücken angepassten Geschwindigkeit. Dadurch werden alle Oberflächen gleichmäßig vom Strahlmittel erreicht und ein reproduzierbares Ergebnis erzielt

Gussteile als Schüttgut bearbeiten

Ob Entsanden, Entgraten, Reinigen oder Homogenisieren, für trommelfähige Gussteile beinhaltet das Produktportfolio mit Muldenband- beziehungsweise Schlaufenband-Strahlanlagen und Multi-Tumblern Lösungen für die wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung. Muldenband-Anlagen sind für die Strahlbearbeitung im Chargen- und Durchlaufverfahren verfügbar. Mit Chargen-Anlagen werden sowohl bei sehr kleinen als auch großen und massiven Werkstücken optimale Ergebnisse in kurzen Zykluszeiten erzielt. Muldenband- und Schlaufenband-Strahlanlagen kommen für Massenteile ebenso zum Einsatz wie für Werkstücke mit komplexen Geometrien. Durch auf den Bändern angeordnete Mitnehmer entsteht ein schneckenförmiger, zwangsgeführter Werkstücktransport, der eine ökonomische und gleichmäßige Bearbeitung aller Teile gewährleistet.

Multi-Tumbler werden überwiegend für die Bearbeitung von Kleinteilen eingesetzt. Dabei sorgt das spezielle Trommeldesign mit Rippen an den Innenwänden und einem als dreiseitige Pyramide gestalteten Boden für eine optimale Teiledurchmischung und zuverlässige sowie homogene Beaufschlagung mit Strahlmittel.

Die Turbine – Herz einer Strahlanlage

Die Turbine einer Strahlanlage beeinflusst das Strahlergebnis entscheidend. Gleichzeitig ist sie üblicherweise der größte Verbraucher von Betriebsmitteln und Energie sowie die wartungsintensivste Komponente. Von der Auswahl der richtigen Strahlturbine hängt es daher ab, wie schnell, kosteneffizient und ressourcenschonend der Prozess durchgeführt werden kann. Für ein optimales Zusammenspiel von Produktivität, Kosten und Anlagenverfügbarkeit bietet das Turbinenportfolio unterschiedliche Lösungen.

Gamma-Turbinen ermöglichen durch den genau berechneten Krümmungswinkel der Y-förmigen Wurfschaufeln eine sehr hohe Abwurfgeschwindigkeit. Es wird ein präziser, fokussierter Strahlmittelabwurf und optimaler Wirkungsgrad erreicht. Gleichzeitig erfolgt die Strahlmittelabgabe energieeffizient. Dadurch lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen Energieeinsparungen von bis zu 15 % realisieren. Das spezielle Wurfschaufeldesign erlaubt darüber hinaus deren beidseitige Verwendung, der Wechsel kann einfach über den Turbinendeckel erfolgen. Die Standzeit verlängert sich dadurch abhängig vom eingesetzten Strahlmittel auf das bis zu dreifache. In der Standardausführung sind Gamma-Turbinen mit sechs Wurfschaufeln ausgestattet, für abrasive Anwendungen in Gießereien stehen sie mit acht Wurfschaufeln und einer Auskleidung aus Werkzeugstahl zur Verfügung.

Die Hochleistungsturbinen „Rutten“ verfügen ebenfalls über Y-förmige Wurfschaufeln mit exakt berechnetem Krümmungswinkel für eine präzise, energieeffiziente Strahlmittelabgabe. Sie werden aus Hartmetalllegierungen gefertigt. Der robuste Werkstoff und die beidseitige Verwendbarkeit der Wurfschaufeln erhöht die Standzeit um das 10 bis 16-fache im Vergleich zu klassischen Strahlaggregaten.

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