Streamer poliert das Werkstück

Wenn es um Produkte geht, die den Menschen nahe kommen, ist ein hoher Qualitätsstandard unabdingbar. Besonders bei der Produktion von Implantaten wie Knochennägeln, Knie- und Hüftprothesen, Gefäßprothesen, Knochenplatten oder Blutpumpen sind konventionelle Verfahren des Entgratens und Polierens nicht mehr anwendbar. Beim Bearbeiten von innenliegenden Oberflächen und an schwer zugänglichen Stellen kommt das Strömungschleif-Verfahren der Micro Technica Technologies GmbH, Kornwestheim, zum Einsatz, das mit Präzision, Zeitersparnis und einer hohe Reproduktionsfähigkeit die an die Medizintechnik gestellten Qualitätsanforderungen erfüllen soll.

Das Verfahren eignet sich für ein breites Werkstoffspektrum, darunter Stahl, Titan, Buntmetalle und Keramik. Wirtschaftlich interessant sei es besonders da, wo manuell durchgeführte zeit- und kostenintensive Polier-und Entgratvorgänge ersetzt werden können, die nicht reproduzierbare Arbeitsergebnisse zur Folge haben, erklärt Geschäftsführer Ozren R. Kuzmanovic. Die Vorteile des Strömungsschleifens seien Qualitätsverbesserungen, Kostenreduzierungen im Prozess, reproduzierbare Ergebnisse, höhere Standzeit der bearbeiteten Werkstücke sowie eine Ausschussminimierung

Für das Verfahren hat das Unternehmen ein spezielles, hochviskoses Werkzeug, den so genannten Streamer, entwickelt, das aus einem polymeren Kunststoff sowie Schleifkorn besteht. Die Kunststoffmasse agiert als flexibles Trägermaterial für das Schleifmittel, welches je nach Aufgabenstellung und zu bearbeitendem Werkstoff unterschiedlich gekörnt und konzentriert sein kann. Mit definierter Geschwindigkeit wird der Streamer in und über das Werkstück oder Bauteil gelenkt und beginnt dort seine gezielte abrasive Tätigkeit. Das Ergebnis ist eine äußerst feine und glatte Struktur der Oberfläche: Das bearbeitete, entgratete und geschliffene Werkstück ist präzise gerundet und nahezu frei von Reibungswiderständen und sonstigen störenden Einflüssen.

Die MicroStream-Strömungsschleifmaschine hat nach Angaben von Kuzmanovic zwei Aufgaben: das Klemmen der Werkstückaufnahme sowie die Bewegung des Mediums. „Das Schleifmittel fungiert hierbei als ein speziell für die jeweilige Anwendung hergestelltes Werkzeug, das in einem geschlossen Kreislauf innerhalb der Maschine alternierend bewegt wird“, so der Geschäfsführer.

Der Streamer zum Entgraten enthält einen Zusatz, der das einzelne im Polymer befindliche Schleifkorn bei laminarer Strömung mit einem Schutzfilm umgibt. Dieser Schutzfilm verhindert auf mediumkontaktierten Flächen messbaren Werkstoffabtrag. Im Moment der Richtungsänderung, wie er beispielsweise an einer Kante erfolgt, tritt aufgrund der Trägheit eine Spitze des Schleifkorns aus dem Schutzfilm aus und kann den Werkstoff spanend bearbeiten. Nach der Richtungsänderung wird das Korn wieder umhüllt und der Schutzfilm wirkt wie zuvor beschrieben. Ein Schleifmedium mit diesen Eigenschaften ist zur Endbearbeitung hochgenauer Bauteile geeignet, ohne dass bestehende Toleranzen im µm-Bereich verletzt werden.

Ausschlaggebend für die technologische Entwicklung des Strömungsschleifens vor mehr als 30 Jahren waren erhebliche Unzulänglichkeiten beim Bearbeiten innenliegender Werkstückgeometrien wie Bohrungsverschneidungen und Durchbrüche mit konventionellen Fertigungsverfahren, erklärt Kuzmanovic. Prinzipiell habe sich an dieser Aufgabenstellung über den vergangenen Zeitraum nichts geändert. „Heutige konstruktive Details setzen in vielen Fällen die Anwendung des Verfahrens Strömungsschleifen voraus.“ Aus der verfahrensimmanenten Möglichkeit der flexiblen Anpassung an bestehende Werkstückgeometrien und deren Bearbeitung resultiere auch das Gros an Einsatzfällen. Die konstruktive Auslegung der zur lnnenbearbeitung genutzten Vorrichtungen kann aufgrund der Werkstückgeometrie auf den Einbau kostenintensiver, weil stark mediumkontaktierter, querschnittsreduzierender Kerne verzichten. Der kleinste Querschnitt mit der höchsten Fließgeschwindigkeit und dem stärksten Materialabtrag ist im Werkstück lokalisiert. Folglich unterliegt die Vorrichtung keinem verfahrensbedingtem Verschleiß.

Auch beim Endbearbeitungsverfahren komplizierter, dreidimensionaler Konturen ist der Einsatz des Strömungsschleifens gerechtfertigt. Das Erstellen dieser Konturen erfolgt auf mehrachsigen Werkzeugmaschinen mit dem Ergebnis bestimmter Oberflächenwerte, die den gestellten Bauteilanforderungen jedoch nicht genügen und nur durch Strömungsschleifen erreicht werden können. Diese Konturen bedingen zwangsläufig auch einen erheblich höheren Konstruktions- und Fertigungsaufwand beim Vorrichtungsbau.

Im Gegensatz zur lnnenbearbeitung muss bei der Außenbearbeitung durch das Anordnen einer Gegenform ein Durchflussquerschnitt erst geschaffen werden. Vielfach ist diese Vorgabe nur durch den Einsatz von gießbaren Polyurethanen zu verwirklichen. Da die Gegenform verfahrensbedingt ständig dem abrasiven Mediumfluss ausgesetzt wird, ist der zu erwartende Vorrichtungsverschleiß erheblich höher als bei der Innenbearbeitung. su