Im Werkzeug- und Formenbau stellt das Polieren häufig den letzten Fertigungsschritt dar. Aufgrund komplexer Geometrien mit eingeschränkter Zugänglichkeit ist Stand der Technik die manuelle Politur mit Bearbeitungszeiten von 10 bis 30 min/cm². Hohe Kosten aufgrund langer Bearbeitungszeiten und ein zunehmender Fachkräftemangel führen zu einem hohen Bedarf an automatisierten Polierverfahren für komplexe Werkstücke.

Vorgehensweise:

Das Polieren mit Laserstrahlung beruht auf dem Umschmelzen einer dünnen Randschicht und Glättung der Oberfläche infolge der Grenzflächenspannung. Die Innovation des Laserpolierens liegt in dem grundlegend anderen Wirkprinzip (Umschmelzen) gegenüber konventionellen Schleif- und Polierverfahren (Abtragen).

Um die industrielle Anwendungsreife des Laserpolierens zu erreichen, wurden zwei öffentlich geförderte Projekte mit insgesamt über 10 Industriepartnern gestartet. Im vom BMBF geförderten Projekt ALPINE wird eine Werkzeugmaschine für das Laserpolieren entwickelt und im industriellen Umfeld für die Politur von Formen für die Glasherstellung erprobt. Die Maschine wird für Werkstückgrößen bis ca. 350 x 350 x 300 mm³ geeignet sein.

Inhalt des von der EU geförderten Projekts poliMATIC ist die Weiterentwicklung und Erprobung des Laserpolierens für Spritzgieß- und Extrusionswerkzeuge und ein umfassender technischer wie wirtschaftlicher Vergleich mit dem manuellen Polieren.

Ergebnis und Anwendungsfelder:

An den Werkzeugstählen 1.2343, 1.2344 und 1.3207 können z. B. gefräste und erodierte Oberflächen mit einer Rauheit von Ra = 1 - 4 μm durch Laserpolieren auf eine Rauheit von Ra = 0,05 - 0,1 μm geglättet werden. Die Bearbeitungszeit liegt bei ˜ 1 min/cm². Aber auch andere Stähle und Gusslegierungen können poliert werden, allerdings ist die erzielbare Rauheit abhängig vom Werkstoff und insbesondere der Homogenität des Werkstoffs.

Für die Bearbeitung von 3-D-Oberflächen wurde eine durchgängige CAM-NC-Datenkette erfolgreich realisiert und steht für die Weiterentwicklung des Verfahrens und für bauteil- und kundenspezifische Erprobungen zur Verfügung.