Qualität durch Entgraten, Verrunden und das Finish

Gefertigt aus Schwarzstahl, Edelstahl, Aluminium und Buntmetallen sind Blechbauteile als Baugruppen sowie als Funktions- oder Designteile praktisch überall im Einsatz. Die Ansprüche an die Qualität und Funktionalität der Teile haben sich in den letzten Jahren signifikant erhöht ebenso wie die Anforderungen an ein Oberflächenfinish.

Unabhängig davon, ob Teile in Stanzmaschinen oder im Autogen-, Laser-, Plasma- und Wasserstrahlschneiden hergestellt werden, Rückstände an den Kanten und Oberflächen lassen sich nicht vermeiden. Je nach Verfahren sind es Grate und/oder Schlacke, Oxidschichten sowie Schneidspritzer.

• Diese Fertigungsrückstände beeinflussen die Qualität nachfolgender Prozesse wie Lackieren, Beschichten, Verkleben oder Schweißen und können die Funktionalität der Bauteile beeinträchtigen.
• Darüber hinaus führen Grate zu einem höheren Verschleiß der Werkzeuge von Abkantmaschinen sowie der Richtwalzen von Walzenrichtmaschinen.
• Bei einer nachfolgenden spanenden Bearbeitung können Grate Beschädigungen der Werkzeuge verursachen sowie das exakte Positionieren oder Spannen der Bauteile behindern.
• Hinzu kommen insbesondere bei gestanzten und lasergeschnittenen Werkstücken sehr scharfe Kanten, von denen eine Verletzungsgefahr ausgeht.

Eine entsprechende Kantenbearbeitung ist bei der Herstellung von Blechbauteilen daher ein unverzichtbarer Prozessschritt, der in der Fertigung häufig nur Entgraten genannt wird. Dahinter steckt jedoch deutlich mehr als die Beseitigung der so genannten Primärgrate, also dem Werkstoffgebilde das über die Schneidkante hinausragt. Es beinhaltet auch das Entfernen von Oxidschichten, das Entschärfen/Verrunden der Kanten und bei Bedarf ein anwendungsgerechtes Oberflächenfinish.
Welche Anforderungen bei diesen Fertigungsschritten zu erfüllen sind, hängt von der Verwendung des Blechbauteils und dem nachfolgenden Prozess ab. Beim Verrunden reicht in vielen Fällen eine so genannte „safe edge“ aus, also eine Kante ohne Verletzungsgefahr. Es finden sich dazu immer häufiger auch Angaben auf Zeichnungen und in bestimmten Bereichen sind normative Vorgaben einzuhalten. Grundsätzlich gilt: Kanten nicht mehr als nötig verrunden, denn mit jeder Verdoppelung des Radius, beispielsweise 0,2 statt 0,1 mm, vervierfacht sich die abzuschleifende Materialmenge. Folge sind ein entsprechend höherer Zeitaufwand und Werkzeugverschleiß.

Entgraten trägt entscheidend zur Wertschöpfung und zum Arbeitsschutz bei. Für Lohnfertiger ist die Kante darüber hinaus ein Qualitätsmerkmal, um sich vom Wettbewerb zu differenzieren.

Die Entfernung von Schlacken oder Oxidschichten und Graten, das Kantenverrunden und Oberflächenfinish oder auch das Aufrauen vor Klebe- und Beschichtungsprozessen erfolgen heute üblicherweise maschinell. Im Vergleich zur Handarbeit werden dadurch Zeit und Kosten eingespart sowie die erforderliche Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleistet. Die Industrie bietet dafür unterschiedliche Konzepte. Dazu zählen Anlagen für unter anderem ein- oder beidseitige Bearbeitung, Trocken- oder Nassprozesse sowie Maschinen, mit denen sich beispielsweise das Entgraten und Kantenverrunden oder auch Entfernen der Oxidschicht und Kantenverrunden mit einer Maschine erledigen lassen.
Wirtschaftlichkeits- und Produktivitätsgründe sprechen für Anlagen, die eine gleichmäßige beidseitige Bearbeitung in einem Arbeitsgang ermöglichen. Lösungen für das beidseitige Entgraten und Verrunden der Werkstückkanten an den Außen- und Innenkonturen existieren inzwischen auch für Kleinteile. Je nach Material oder Werkstoffmix werden die Blechbauteile ohne Hilfsschablonen mit einem Vakuum- oder Magnetförderband durch die Maschine transportiert.

Eine Herausforderung für die Kantenbearbeitung ergibt sich durch den Trend zu Faserlasern mit kombinierten Maschinen. Sie ermöglichen, bereits während der Blechteilherstellung gewisse Umformungen wie Sicken, Prägungen oder Durchzüge in das Werkstück einzuarbeiten. Um bei diesen Teilen eine hohe und gleichbleibende Qualität der Entgratung und Kantenverrundung sicherzustellen, ist eine höhere Flexibilität bei den Bearbeitungsverfahren erforderlich.
Ausstattungsdetail wie eine automatische Werkzeugverschleiß-Kompensation und in der Anlagensteuerung hinterlegte, teilespezifische Programme unterstützen den Bediener bei seiner Arbeit. Sie leisten damit einen Beitrag, um gleichbleibende Bearbeitungsergebnisse zu erzielen und die Prozesssicherheit zu erhöhen.

Von einem Trend kann man noch nicht sprechen, aber immer mehr Unternehmen denken darüber nach, wie der Materialfluss und die Fertigungskette weiter optimiert werden kann. Ein automatisiertes Teilehandling und verkettete Prozesse stellen dabei Lösungsansätze dar: Die Schneidmaschine entlädt beispielsweise die Teile direkt auf ein Zuführband zur Maschine für das Entgraten. Je nach Bedarf geht es danach automatisiert weiter zur Anlage für den nächsten Bearbeitungsschritt. Neben Einsparungen bei der Teilelogistik und bei manueller Arbeit, führt eine solche Lösung auch zu kompakteren Aufstelllayouts.
Für einen Großteil der Anforderungen bei der Blechteil-Entgratung gibt es meist mehr als einen technischen Weg. Ein konsequentes Technologie-Monitoring unterstützt beim Finden der optimalen Lösung.

Mit welchen Verfahren lassen sich die gestiegenen Anforderungen an die Entgratqualität und Oberflächengüte prozesssicher und wirtschaftlich erfüllen? Welche Lösungen stehen für die Fertigungsschritte Entgraten, Kantenverrunden und Oberflächenfinish zur Verfügung? Was ist bei der Auswahl des optimal geeigneten Verfahrens zu beachten? Wie lassen sich Entgrat- und Oberflächenfinish-Prozesse automatisieren und verketten. Antworten auf diese und viele weitere Fragen bietet die Deburring Expo vom 8. bis 10. Oktober 2019 auf dem Messegelände Karlsruhe.
Das Ausstellungsportfolio umfasst Anlagen, Systeme und Werkzeuge für alle in der Blechbearbeitung eingesetzten Verfahren. Darüber hinaus informiert der Themenpark „Prozesskette Blech-Entgratung live in Aktion“ nicht nur über neueste Lösungen für das Entfernen von Schlacke, Oxidschichten und Graten sowie Kantenverrunden, sondern auch für nachgelagerte Prozessschritt wie beispielsweise das Aufbringen eines definierten Oberflächenfinishs und Systeme zur qualitativen Beurteilung der erzielten Kantenverrundung. Viel Wissen und Know-how bieten außerdem die Vorträge des Fachforums.

Doris Schulz