Neuentwicklung und Optimierung eines Feinstrahlsystems
Marin Deflorin hatte nach seinem Auslandsemester in Toronto ein Feinstrahlsystem durch optimierte Vermischung des Strahlmittels mit Druckluft verbessert.
Die Firma Sandmaster AG ist seit über 30 Jahren erfolgreicher Anbieter von Sandstrahlanlagen für die Oberflächenbehandlung. Die Feinstrahlgeräte, welche für die präzise und schonende Bearbeitung eingesetzt werden, stossen aufgrund von wachsenden Ansprüchen der Industrie immer mehr an ihre Grenzen. Daher sollten neue Konzepte für die Strahlmittel-Mischung, -Dosierung und -Beschleunigung erarbeitet werden.
Zielsetzung
- Systemanalyse, um die kritischen Komponenten zu ermitteln
- Konzepttauglichkeit mit Experimenten oder Simulationen nachweisen
- Konstanter und regelbarer Strahlmittelfluss
Abb. 1: Feinstrahlanlage von Sandmaster
- Systemanalyse, um die kritischen Komponenten zu ermitteln
- Konzepttauglichkeit mit Experimenten oder Simulationen nachweisen
- Konstanter und regelbarer Strahlmittelfluss
Die Systemanalyse ergab, dass die Vermischung des Strahlmittels mit der Druckluft viel Verbesserungspotential besitzt. Die Regulierung des Strahlmittelverbrauchs ist an dieser Stelle am besten möglich. Aus diesen Gründen wurden Konzepte für ein neues Mischsystem und eine neue Dosierung erarbeitet
Abb. 2: Konzeptskizzen
Im Rahmen der Ausarbeitung wurde der ausgewählte Dosiermechanismus weiterentwickelt. Hierzu wurden theoretische Analysen, ein Funktionsmodell und 3DDruckprototypen verwendet. Parallel wurden die verwendeten Strahlmittel untersucht, welche sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. In der anschliessenden Fertigungsphase wurde ein Prototyp hergestellt. Der Strahlmittelfluss konnte in Abhängigkeit von Drehzahl und weiteren Parameter getestet und ausgemessen werden. Abschliessend wurde eine Mischkammer gefertigt, womit der Prototyp vollständig wurde.Im Rahmen der Ausarbeitung wurde der ausgewählte Dosiermechanismus weiterentwickelt. Hierzu wurden theoretische Analysen, ein Funktionsmodell und 3D-Druckprototypen verwendet. Parallel wurden die verwendeten Strahlmittel untersucht, welche sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. In der anschliessenden Fertigungsphase wurde ein Prototyp hergestellt. Der Strahlmittelfluss konnte in Abhängigkeit von Drehzahl und weiteren Parameter getestet und ausgemessen werden. Abschliessend wurde eine Mischkammer gefertigt, womit der Prototyp vollständig wurde.
Abb. 6: Glasperlen nach dem Dosieren
Ein neues Konzept für ein Feinstrahlsystem wurde untersucht und erfolgreich in Betrieb genommen. Das Sandstrahlen mit dem neuen Prototypen funktioniert und die Konzepttauglichkeit konnte mit dem experimentellen Aufbau nachgewiesen werden. Der Strahlmittelfluss kann mit der Drehzahl und der Vibration geregelt werden und bietet eine grosse Bandbreite. Bei der Anlage handelt es sich jedoch um einen Prototypen, welcher noch Schwachstellen aufweist. Diese wurden dokumentiert und verschiedene Verbesserungsvorschläge für weiterführenden Arbeiten wurden zusammengetragen.Ein neues Konzept für ein Feinstrahlsystem wurde untersucht und erfolgreich in Betrieb genommen. Das Sandstrahlen mit dem neuen Prototypen funktioniert und die Konzepttauglichkeit konnte mit dem experimentellen Aufbau nachgewiesen werden. Der Strahlmittelfluss kann mit der Drehzahl und der Vibration geregelt werden und bietet eine grosse Bandbreite. Bei der Anlage handelt es sich jedoch um einen Prototypen, welcher noch Schwachstellen aufweist. Diese wurden dokumentiert und verschiedene Verbesserungsvorschläge für weiterführenden Arbeiten wurden zusammengetragen.
Abb. 7: Schnittansicht Prototyp
Diplomand | Marin Deflorin |
Auftraggeber | |
Experte | Dr. Janpeter Kühnel |
Examinator | Prof. Dr. Daniel Weiss |