Fertigungsprozessnahe Reinigung, Kontrolle und Verpackung von kleinvolumigen Werkstücken bei zerspanenden Prozessen (Automationsbox)

Problemstellung
Der Trend zur Miniaturisierung von Produkten ist ungebrochen und wird in den nächsten Jahren weiter steigen. Damit verbunden ist die Herausforderung, hoch präzise und gleichzeitig hoch belastete mechanische Bauteile herzustellen. Dies gilt insbesondere für Wachstumsbranchen, wie der Steuer- und Regelungstechnik, der Medizintechnik, der Feinwerk- und der Luftfahrtechnik. Die Herstellung der hochkomplexen Bauteile aus metallischen Werkstoffen erfolgt auf modernen Werkzeugmaschinen, sogenannten Dreh- und Fräszentren, mit extrem langen Zerspanungszeiten. Neben den hohen Präzisionsanforderungen erweisen sich vor allem die geforderten Oberflächenqualitäten mit Abweichungen im Mikrometerbereich sowie die erforderliche Sauberkeit in bestehenden Produktionsabläufen als schwer überwindbare Hürden. Schon allein das gegenseitige Berühren der gefertigten Teile im Reinigungsprozess kann zu Oberflächenschäden und damit zum Ausschuss führen.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts Automationsbox ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die gefertigten Bauteile direkt nach dem Zerspanungsprozess einzeln entnommen, gereinigt, kontrolliert und verpackt werden. Die notwendigen Prozessschritte vom Reinigen bis hin zum Verpacken sollen separiert ablaufen, so dass eine Beschädigung der Teile untereinander sicher vermieden wird.

Vorgehensweise
Im Zentrum der Projektarbeiten steht neben der Konzeption und Entwicklung der einzelnen Verfahrensschritte, vom Reinigen bis zum Verpacken, die Integration der Einzelprozesse in ein gerätetechnisches Gesamtsystem. Dies soll in Kombination mit unterschiedlichen Werkzeugmaschinentypen mit einem Raumbedarf von maximal einem Kubikmeter realisiert werden. Neben der Handhabungstechnik hat dabei die Entwicklung des Reinigungsprozesses eine besondere Bedeutung. Dieser basiert auf einer wässrigen Lösung, die sowohl organische wie auch anorganische Verunreinigungen entfernt. Dazu wird eine überlagerte Ultraschalltechnik eingesetzt, um kurze Prozesszeiten sicher zu stellen. Die erarbeitete Lösung wird prototypisch im Unternehmen umgesetzt und evaluiert.

Anwendungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Durch die Entwicklung und die geplante Verwertung des Verfahrens können die genannten Werkstücke am Standort Deutschland zukünftig mit sehr hohem Qualitätsstandard bei minimalen Durchlaufzeiten umweltschonend hergestellt werden. Der Einsatz der Automationsbox wird die Wettbewerbsfähigkeit von KMU im Zulieferbereich der oben genannten Branchen stärken. Eine Erweiterung des technischen Einsatzfeldes des Verfahrens in Bereiche für große Werkstücke bzw. alternative Zerspanungsprozesse, wie z.B. Schleifen und Hohnen, wird angestrebt.