Verblüffende Fertigungsmethoden der Industrie - scinexx | Das Wissensmagazin
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Fertigungstechnik

Verblüffende Fertigungsmethoden der Industrie

Laser-Werkzeugmaschine
Mit einem Laser können perfekte Kanten in jedes Material geschnitten werden. © pixabay.com, jarmoluk

Technikinteressierte denken mit Nostalgie zurück an Beiträge aus Kindersendungen wie der „Sendung mit der Maus“, in denen anschaulich gezeigt wurde, wie diverse Alltagsgegenstände hergestellt werden. Der einfach gestaltete Einblick in das Innenleben der Produktionsanlagen hat sicherlich schon so manchen Bastler zu mehr technischem Interesse motiviert, und somit zum Nachwuchs-Ingenieur gemacht. Doch damit muss nun nicht Schluss sein – auch für den ausgewachsenen Techniker gibt es in der Industrie genügend hochinteressante Anlagen zu finden, die spezifische Aufgaben erledigen, die fachfremden Personen für gewöhnlich nicht bekannt sind. Dafür gibt es eine Vielzahl an Beispielen – im Folgenden werden ein paar davon vorgestellt.

Glas-Waschmaschinen

Können wir dank diesen Geräten dem Fensterputzen adé sagen? Leider nein, denn diese Waschmaschinen für Glasscheiben sind nur für industrielle Zwecke und reinigen nur lose Glasplatten. Diese werden üblicherweise in der Herstellung von Spezialglas angewendet, wie etwa Isolierglas oder für Solarpanels. Besonders mehrschichtige Scheiben oder Platten aus Glas mit modernen Nano-Beschichtungen müssen in der Herstellung – beispielsweise nach einen Bohr- oder Schleifvorgang – absolut rückstandsfrei sein, um Probleme bei der weiteren Verarbeitung zu vermeiden. Partikel auf den Scheiben könnten das Glas verkratzen oder das durchgängige Auftragen von Beschichtungen stören.

Damit sich dieser Vorgang nahtlos in die Produktionskette einreihen lässt, kommen nun diese Waschmaschinen ins Spiel. Mit unseren Geschirr-Spülmaschinen von zuhause haben sie reichlich wenig zu tun: Es handelt sich um spezielle Anlagen, die teilweise sogar kontinuierlich arbeiten und die Scheiben perfekt reinigen und sofort danach rückstandlos trocknen. Gleichzeitig kann in den in sich geschlossenen Systemen die mit einem Kreislauf arbeiten auch viel Wasser gespart werden, was der Umwelt zu Gute kommt.

Laser anstatt Säge in der Fertigungsindustrie

Die Verwendung von hochenergetischen Lasern klingt futuristisch – aber in weiten Teilen der Fertigungsindustrie haben leistungsfähige Laser die meisten Schneid- und Fräsmaschinen bereits vollständig ersetzt. Ohne direkten Kontakt zum Werkstoff wird so schneller als mit herkömmlichen mechanischen Geräten ein perfektes Ergebnis erzielt. Ein weiterer Vorteil: Da beim Schneiden mit dem Laser keine physikalische Kraft aus einem Richtungsvektor auf das Material wirkt, sind die Schnittflächen absolut gratfrei, und sparen somit noch weitere Schritte in der Nachbearbeitung.

Ebenso wird das Schneiden komplexerer Formen massiv vereinfacht, da keine Klinge in Position gebracht werden muss. Auch abfallende Rückstände werden stark reduziert im Vergleich zu traditionellen Verfahren. Besonders in der Metallverarbeitung hat die Verwendung von Lasern zu großen Vereinfachungen geführt. Das ist nur eines von vielen Verwendungsmöglichkeiten von Laser in Industrie und Wissenschaft – Science-Fiction-Fans können auf weitere und zukünftige Anwendungsgebiete von Laser gespannt sein.

Mit kurzen, gezielten Luftstößen fliegt imperfekte Ware automatisch vom Fließband. © pixabay.com, miumiucao

Luft-Sortierungsanlagen

Schneiden mit Licht, warum nicht also auch Sortieren mit Luft? Diese Lösung zum Aussortieren unerwünschter Teile oder Trennen von Produkten verschiedener Dimensionen am Fließband hat derartige Produktionsschritte extrem beschleunigt. Durch moderne Sensorik werden an einem schnell laufenden Band beispielsweise unerwünschte Ergebnisse – in der Weinindustrie etwa Beeren mit nicht zufriedenstellender Qualität – einfach identifiziert und dann mit einem präzisen, kurzen Luftstoß von den akzeptablen Produkten getrennt. Mit bloßem Auge ist dieser Vorgang kaum zu erkennen – er geht mit extremen Geschwindigkeiten vor und da die Luftstöße nicht sichtbar sind wirkt es auf den ersten Blick fast so, also würden sich die Einzelteile von selbst trennen.

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In der Verarbeitung kleinerer Teile oder beispielsweise in der Mülltrennung ist dieses Verfahren weit verbreitet. Auch andere Verfahrenstechniken zum Trennen oder Sortieren, die für beschleunigte Abläufe notwendig sind, sind hochinteressant. So gibt es beispielsweise die Möglichkeit, Aluminium kurzzeitig zu magnetisieren um es dann wie andere Metalle mit Hilfe eines Elektromagneten von anderen Materialien zu trennen.

Gewindebohrer
Mit einem Gewindeformer wird nach dem Fließbohren in zwei einfachen Arbeitsschritten ein nahtloses Gewinde in einem Metallkörper eingefasst. © pixabay.com, blickpixel

Bohren und Formen zugleich

Metalle als Werkstoff erlauben durch ihre physikalischen Eigenschaften viele interessante Möglichkeiten und beinahe unendlich viele Anwendungsgebiete. Das so genannte Fließbohren ist eine, die mehrere Faktoren davon kombiniert. Eigentlich würde man erwarten, dass beim Bohren die Entwicklung von Hitze durch die Reibung möglichst vermieden werden sollte, und dass dabei Materialreste anfallen. Doch durch die clevere Kombination der Hitze und der Materialeigenschaften wird dies zu einem Vorteil: Mit der „Fließbohr“-Methode wird nicht durch Wegfräsen von Material ein Loch ins Metall gebohrt. Stattdessen lässt man gezielt durch die Verwendung eines glatten Bohrkopfes beim Bohrvorgang genügend Hitze entstehen, so dass sich das Material unter dem Druck des Bohrkopfes verformt. So bildet sich auf der Seite der Verdrängung ein verstärkter Wulst im Metall, der sich beispielsweise perfekt für ein Schraubgewinde eignet. Dieses kann mit einem Gewindeformer sofort nach dem Bohrvorgang durchgeführt werden.

Ohne diese Methodik würde nicht nur zuerst beim Bohrvorgang Abfall entstehen, sondern zum Einbringen von einem verstärkten Gewinde wären noch weitere Arbeitsschritte notwendig. Durch Fließbohren gelingt es in einem Schritt, ein tiefes Gewinde vollkommen nahtlos beispielsweise in ein dünnwandiges Rohr einzufassen. Ein tolles Beispiel, wie in der Industrie physikalische Umstände in einen Vorteil für die Produktion umgewandelt werden können.

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