Nieuw gereedschapsconcept maakt gefreesde oppervlakken spiegelglad

Het nieuwe gereedschapsconcept van Fraunhofer drukt de ‘frees’ op het oppervlak van het werkstuk, waardoor ruwheidspieken geëgaliseerd worden. (foto: Fraunhofer IPT)

De nabewerking van gefreesde metalen oppervlakken veroorzaakt nog steeds enorme kosten in productiebedrijven. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door tijdrovende handmatige inspanningen bij het polijsten, maar ook door zeer tijdrovende freesprocessen. Het Fraunhofer Instituut voor Productietechnologie IPT in Aken heeft nu een alternatief gereedschapsconcept ontwikkeld om sneller spiegelgladde oppervlakken te realiseren. Het nieuwe gereedschap kan worden gebruikt in vijfassige bewerkingscentra, biedt meer flexibiliteit en verkort de tijd voor het nabewerken van componenten tot wel tien procent.

Veerkrachtige gereedschapshouder

Naast het nieuwe gereedschap heeft het Fraunhofer IPT-team samen met de projectpartners ook een flexibele gereedschapshouder ontwikkeld. Deze houder zorgt ervoor dat er altijd een constante kracht tussen het gereedschap en het werkstuk wordt gehandhaafd wanneer het werkstukoppervlak wordt bewerkt. Want alleen met constante druk kunnen overeenkomstige oppervlakte-eigenschappen op het werkstuk worden bereikt. Het team koos voor een hybride aanpak, waarbij de veerkracht van het gereedschap zowel wordt verkregen door een conventionele veer als door interne koelmiddeltoevoer.

Bewerkingstijd verkorten

Maakbedrijven in de metaalbewerkingssector moeten de kwaliteit van werkstukken continu verbeteren en tegelijkertijd de productiekosten laag houden of zelfs verlagen. Er is vooral potentieel voor optimalisatie in de nabewerking, omdat daar meestal tijdrovende en kostbare processen worden gebruikt. Denk aan handmatig polijsten of mechanisch hameren van oppervlakken om een perfecte oppervlaktekwaliteit te verkrijgen. Het doel van het onlangs afgeronde onderzoeksproject ‘HGRokA’ bij Fraunhofer IPT was daarom het ontwikkelen van een gereedschapsconcept voor oppervlaktebewerking dat meer flexibiliteit biedt en tegen lagere productiekosten. Het nieuwe proces maakt gebruik van een hardmetalen gereedschap dat vergelijkbaar is met een klassiek freesgereedschap. De snijkantradius is met 0,5 mm echter veel groter dan bij conventionele freesgereedschappen. Het gereedschap verwijdert geen materiaal, maar wordt op het oppervlak van het werkstuk gedrukt. Het draaiproces egaliseert ruwheidspieken op het werkstuk en verstevigt de randzones.

De onderzoekers hebben het gereedschapsconcept getest in de industriële productieomgeving van projectpartner CP Autosport op componenten van aluminium en zeer sterke staalsoorten. “Omdat de oppervlaktekwaliteit wordt verbeterd door het HGRokA bewerkingsconcept, is de inspanning die gepaard gaat met het napolijsten aanzienlijk verminderd. We hebben het over een tijdwinst van maximaal tien procent”, zegt Vincent Gerretz die het project heeft geleid bij Fraunhofer IPT. In sommige gevallen kon het polijsten volledig worden vervangen, omdat de oppervlaktekwaliteit na de HGRokAbewerking al aan de eisen voldeed. De onderzoekers uit Aken zien nog een voordeel in het feit dat het gereedschap in conventionele vijfassige bewerkingscentra kan worden gebruikt. “Het gereedschap is zonder extra aanpassingen of investeringen in te zetten en daarom goedkoop in gebruik.” Na de positieve testresultaten wordt het gereedschapsconcept in de volgende fase ook op andere materialen getest.