Schneestrahl entgratet

Mit CO2 trocken, entgraten und reinigen

Kunststoffbauteile weisen nach dem Spritzgießen oder einer mechanischen Bearbeitung häufig Grate auf. Als effiziente und inlinefähige Entgrat- und Reinigungsalternative bei harten und spröden Kunststoffen wie PEEK und PPS lässt sich CO2 für das Entgraten, Reinigen und Trocknen - in einem Prozess - nutzen.

Harte und spröde Kunststoffe wie PEEK und PPS lassen sich mit CO2-Schnee einem Prozess entgraten und reinigen. © ACP

Unabhängig davon, ob Bauteile spritzgegossen oder mechanisch bearbeitet werden, auf der Oberfläche befinden sich Rückstände, die für eine qualitativ hochwertige Weiterverarbeitung beziehungsweise eine einwandfreie Funktion der Werkstücke und Komponenten häufig entfernt werden müssen. Die Quattroclean-Technologie von ACP arbeitet mit flüssigem und praktisch unbegrenzt haltbarem Kohlendioxid, das als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus Biomasse entsteht. Das CO2 gilt daher als umweltneutral, es ist nicht brennbar und ungiftig.

Für den Entgrat- und Reinigungsprozess wird das Kohlendioxid durch eine verschleißarme Zweistoff-Ringdüse geleitet, entspannt beim Austritt aus der Düse und wird zu feinem CO2-Schnee. Dieser wird mit einem ringförmigen Mantelstrahl aus Druckluft gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des gut fokussierbaren, minus 78,5 Grad Celsius kalten Schnee-Druckluft-Strahls auf die zu bearbeitende Teileoberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Lösemittel- und Sublimationseffekt.

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Die Entgratwirkung basiert einerseits auf dem thermischen Effekt. Durch die Schockabkühlung verspröden die Grate. Andererseits kommt es während des Phasenübergangs des CO2-Schnees von fest zu gasförmig zu einer rund 600-fachen Volumenvergrößerung. Dadurch entstehen Mikro-Druckwellen, die sich mit hoher Geschwindigkeit ausbreiten. Die dabei auftretende Kraft reicht laut Anbieter aus, um die Grate von den Bauteilen zu entfernen.

Die nach dem Spritzgießprozess vorhandenen Grate werden prozesssicher und reproduzierbar entfernt. © ACP

Aus der Kombination der vier Wirkmechanismen resultiert gleichzeitig eine effektive und homogene Reinigungsleistung. Sie entfernt teilchenförmige Verunreinigungen wie die abgelösten Grate, Staub und Partikel ebenso prozesssicher und reproduzierbar wie filmische Kontaminationen, beispielsweise Reste von Trennmitteln und Silikonen. Entgratung und Reinigung sind materialschonend, so dass auch empfindliche, sehr filigrane und fein strukturierte Oberflächen bearbeitet werden können.

Abgelöste Grate und Verunreinigungen werden mit der Kraft der Druckluft von der Bauteiloberfläche abgeführt und durch eine in die Bearbeitungszelle integrierte Absaugung abtransportiert. Da das CO2 sublimiert, sind die Werkstücke nach der Bearbeitung trocken und können sofort weiterverarbeitet oder verpackt werden.

Abgestimmt auf die spezifischen Anforderungen an Entgrat-, Sauberkeits- und Taktzeitvorgaben werden maßgeschneiderte Anlagenkonzepte realisiert. Hier geschieht die Bearbeitung gleichzeitig von oben und unten. © ACP

Lösung auch für die Fertigungsintegration
Der skalierbare Quattroclean-Prozess lässt sich platzsparend an unterschiedliche Bauteilgeometrien anpassen und ermöglicht eine partielle oder ganzflächige Bearbeitung. Die Prozessparameter wie Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid, Strahlbereich und Strahlzeit werden durch Versuche im Technikum auf die jeweilige Applikation, die Materialeigenschaften sowie die zu entfernenden Grate und Verunreinigungen abgestimmt. Sie können als teilespezifische Programme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden.

Angepasst an die jeweiligen Entgrat-, Sauberkeits- und Taktzeitvorgaben realisiert ACP auf Standardmodulen basierende, maßgeschneiderte Anlagenkonzepte, die als Standalone-Lösungen oder fertigungsintegriert beziehungsweise in verketteten Produktionsumgebungen betrieben werden können. Letzteres ermöglicht die Industrie 4.0-Fähigkeit des Systems. Die Anlage lässt sich über standardisierte Schnittstellen in übergeordnete Leitsysteme einbinden und steuern. Für eine lückenlose Dokumentation und Nachverfolgbarkeit werden sämtliche Prozessparameter automatisch erfasst und an den Leitrechner übergeben.

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