Projekt 24446/01

Entwicklung eines innovativen, umweltfreundlichen Bandfinish-Verfahrens zur Erzielung nanoskaliger Zielwerte

Projektträger

Thielenhaus Technologies GmbH
Schwesterstr. 50
42285 Wuppertal
Telefon: 0202/481248

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Produktionsintegrierter Umweltschutz:
¢ Erhöhung der Werkzeug-Standzeiten (Schleifband) um das 5-fache
¢ Reduzierung der Schneidölmengen um 50-80 %
Reduzierung der Energiekosten im Verhältnis 2:1
Reduzierung der Emissionen/Immissionen um 50 %
Minimierung des Schmiermittel- und Treibstoffverbrauchs beim Fahrzeugeinsatz
Verminderung von Abfall- und Entsorgungsmengen
Ressourcenschonender Materialeinsatz


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAS 1: Entwicklung und Festlegung eines technischen Anforderungskataloges
Erarbeitung eines Pflichtenheftes mit Sollvorgaben und die Klärung des Anwendungsgebietes.
AS 2: Festlegung und Ermittlung der prozesstechnischen Einflussparameter
Grundlegende Untersuchungen zur Ermittlung einer Datenbasis zur Findung einer Grundlage stabiler Prozesszustände.
AS 3: Konstruktive Vorentwürfe / Konzeptentwicklung
Entwicklung alternativer konzeptioneller Vorentwürfe mit Alternativauslegungen/-berechnungen.
AS 4: Konstruktive Teile-, Baugruppen- und Anlagenentwicklung
Entwurfentwicklung für das Maschinen-Kernkonzept mit Einzelteil- und Baugruppenkonstruktion, Gesamtkonstruktion inkl. Zusammenbauzeichnungen.
AS 5: Modellentwicklung für kritische Systemeinheiten / Versuchanordnungen und Versuchsdurchführung
Entwicklung von kritischen Systemeinheiten für ein Versuchsmaschine und testen grundlegender Funktionsfähigkeit bzw. Umsetzbarkeit.
AS 6: Entwicklung und Erprobung eines Funktions-Prototyp-Systems
Anbau eines ersten Prototyp-Systems an einer Versuchsmaschine und Funktionalitätserprobung mit unterschiedlichen Einsatzparametern.


Ergebnisse und Diskussion

m Rahmen dieses Förderprojektes ist ein Maschinenkonzept für ein innovatives, umweltfreundliches Bandschleifverfahren zur Erzielung nanoskaliger Werte entwickelt worden. Das Projekt ist gegliedert in 6 Arbeitsschritten durchgeführt worden.

Im ersten Schritt sind die technischen Ziele definiert worden und für die Bearbeitungsaufgabe Lager- und Nockenbearbeitungen an rotations-symmetrischen Werkstücken ausgewählt worden. Daraus ist dann ein Pflichtenheft erarbeitet worden.

Im zweiten Schritt sind dann grundlegende Untersuchungen durchgeführt worden, die als Basis für die Entwicklungs-Schritte benötigt werden.

Im dritten Schritt sind die konzeptionellen Vorentwürfe für eine Versuchseinrichtung erarbeitet worden. Dabei ist die Entscheidung auf eine Schwenk-Bandschleif-Einheit gefallen, da diese am Besten in eine vorhandene Versuchsmaschine zu integrieren war.

Im vierten Schritt sind die ersten Entwürfe für eine Bandschleif-Maschine entwickelt worden. Dabei sind Entwurfsentwicklungen für Einzelteil- und Baugruppenkonstruktionen, sowie die Gesamtkonstruktion inkl. Zusammenbauzeichnungen erstellt worden.

Im fünften Schritt sind kritische Systemeinheiten für die Versuchdurchführung als Modell entwickelt und auf ihre grundlegende Funktionsfähigkeit hin untersucht worden.

Im sechsten Schritt ist dann die Schwenk-Bandschleif-Einheit auf die Versuchsmaschine aufgebaut und umfangreiche Versuche durchgeführt worden. Dabei wurden folgende Ziele erreicht.

Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit auf 15 bis 20 m/sek.
Standzeiterhöhung des Schleifwerkzeugs um das 3-fache
Reduzierung des Schneidölverbrauchs um ca. 30 %
Bearbeitung von rotationsgeometrischen Teile bis 100 mm und 1000 mm Länge
Reduzierung der Bearbeitungs- und Rüstzeiten um ca. 30 %
Verbesserung der Werkstückqualität auf folgende Zielwerte im Nanobereich:
Rauheit RT bis 0,5 µ (500nm); Formgenauigkeit >2µ; Traganteil <90 %

Gegenüber dem Sondermüll, der durch konventionellen Finishband-Prozess entsteht, wird durch die Standzeiterhöhung um das 3-fache des neue Bandschleif-Verfahren eine Reduzierung um 2/3 auf 1/3 des Sondermülls erreicht. Die Energieeinsparung beträgt ca. 30 %, da die Bearbeitungs- und Rüstzeiten in dieser Größenordnung ebenfalls reduziert werden konnten.


Fazit

Mit dem neu entwickelten Bandschleif-Verfahren sind die meisten Ziele des Förderprojektes erreicht worden. Nun muss noch die Prozessfähigkeit und Prozessstabilität nachgewiesen werde, damit sich das Ver-fahren auf dem Markt etablieren kann und von der Industrie eingesetzt wird. Weiterhin ist mit den Werkzeugherstellern eng an einer Weiterentwicklung entsprechender Schleifbänder für dieses spezielle Bandschleif-Verfahren zu arbeiten.

Übersicht

Fördersumme

125.000,00 €

Förderzeitraum

07.08.2006 - 07.02.2008

Internet

www.thielenhaus.com

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Umweltforschung
Umwelttechnik