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      Technik und Umwelt
      Bachelorstudium Maschinenbau
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      Neuentwicklung und Optimierung eines Feinstrahlsystems

      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

      Konzept
      • 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

      Ausarbeitung

      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

      Ergebnis

      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

      Projektinformation

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      Diplomand
      Marin Deflorin
      Auftraggeber
      Sandmaster AG
      Experte
      Dr. Janpeter Kühnel
      Examinator
      Prof. Dr. Daniel Weiss

      Studium

      Technik und Umwelt
      Studierendenprojekte in Auftrag gebenBachelor Maschinenbau
      ht_stu_maschinenbau_et

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