Der Weg zum gratfreien und technisch sauberen Bauteil

Die Benseler Entgratungen GmbH ist ein Spezialist auf dem Gebiet des Entfernens von innen liegenden Gratsituationen. Hier dreht es sich um Stellen an Bauteilen, die von außen schwer zugänglich sind. „Von der Kleinserie bis zu Großserien können wir alles bearbeiten“, erklärt Günter Gölz, technischer Geschäftsführer der Benseler Entgratungen GmbH. Der Kundenstamm von Benseler belaufe sich zu rund 80 % auf die Automobilindustrie und deren Zulieferer. Die übrigen 20 % stammen aus dem allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau. Wobei es sich hier meist um die Bearbeitung von klassischen Hydraulik- und Pneumatikbauteilen handelt. Das Unternehmen ist auch als Dienstleister für abtragende und aktivierende Oberflächenveredelung aktiv. Es werden auch vor- und nachgelagerte Prozesse angeboten. Das heißt, wenn Kunden zusätzlich zum Entgraten noch eine Oberflächen-, Wärmebehandlung oder eine Montagetätigkeit benötigen, ist das Unternehmen in der Lage, dies abzubilden. „Des Weiteren bieten wir auch Schulungen rund um das Thema Entgraten in seiner ganzen Tiefe an“, so Gölz. Neben Marbach hat Benseler noch Niederlassungen in Hattingen, Nordrhein-Westfalen und in Frankenberg/Sachsen.

Das Unternehmen bietet drei verschiedene Entgratmethoden an: die Thermische Entgratung (TEM), die Elektrochemische Formgebung (ECM) und die Hochdruckwasserstrahl-Entgratung (HDW). „Die Thermische Entgratmethode setzen wir überall dort ein, wo die Qualität des Entgratens die Funktion der Bauteile wesentlich beeinflusst oder wo lohnintensive Entgratarbeiten zu ersetzen sind“, berichtet der technische Geschäftsführer. Mit diesem Verfahren werden alle am Werkstück vorhandenen Grate in einer Entgratkammer verbrannt, die mit einem Sauerstoff-Brenngas-Gemisch gefüllt ist. Die Verbrennung der Grate, die sich ohne einen Werkstoffabtrag an der Bauteiloberfläche vollzieht, dauert nur wenige Millisekunden, sodass die Werkstücke nur unwesentlich erwärmt werden. „Die Entgratqualität, speziell die vollständige Stabilisierung aller Gratkanten, bestimmen wir zum einen durch das Gasvolumen und zum anderen durch das Mischungsverhältnis des Sauerstoff-Brenngas-Gemisches“, erklärt Gölz. Dabei sei die optimale Gestaltung eventuell erforderlicher Entgratvorrichtungen für das Ergebnis von entscheidendem Einfluss. Die Vorteile dieses Verfahrens lägen darin, dass alle am Werkstück befindlichen Entgratstellen gleichzeitig mit einem „Schuss“ entgratet werden. Hierbei werden auch die sogenannten Gratwurzeln versiegelt. Zwei TEM-Anlagen wurden bei Benseler mit einem Fanuc-Roboter automatisiert, um besser für die Abwicklung von Großserien gerüstet zu sein.

Neben diesem Verfahren stellt das Unternehmen dem Kunden das ECM-Verfahren zur Verfügung. Diese Methode ist ein gezielt wirkendes Ent- und Formgebungsverfahren. Sie dient zur präzisen Bearbeitung von Kanten und Bohrungsverschneidungen an genau definierten Stellen eines Bauteils. „Diese Technik ermöglicht uns zusätzlich die Einarbeitung neuer geometrischer Formen und Konturen in die Werkstückoberfläche, wie beispielsweise Auskesselungen und Flächenrücksetzungen“, so Gölz. Für dieses Verfahren werden die zu bearbeitenden Bauteile anodisch geschaltet. Somit können die Grate elektrolytisch aufgelöst werden. Bei dieser Bearbeitungsmethode findet keine thermische oder mechanische Beanspruchung der Teile statt und die Bearbeitung kann präzise an vorher definierten Flächen vorgenommen werden. „Beim ECM sind wir flexibel, unabhängig von Legierung und Gefüge sowie von der Gratdicke und Beschaffenheit der Bauteile“, erläutert Gölz. Diese elektrochemische Methode sei ebenfalls für Gieß-, Press- und Schmiedegrate einsetzbar. Das Unternehmen kann mit diesem Verfahren auch eine gezielte Kantenverrundung erzielen. Die dritte Entgratmethode, die bei Benseler im Einsatz ist, ist das Hochdruckwasserstrahlentgraten. Hierbei wird ein Wasserstrahl auf bis zu 800 bar verdichtet und mittels Düsen auf die Bauteilstellen gelenkt, wo Grate zu entfernen sind. Die Anlagen sind komplett NC-gesteuert. Für jedes zu entgratende Bauteil wird vor der Bearbeitung ein dementsprechendes Programm geschrieben.

Nach der thermischen Entgratung spielt die Reinigung und Konservierung von Bauteilen eine maßgebende Rolle. Hierfür wurde am Standort Marbach eine neue Reinigungs- und Beölungsanlage angeschafft. Mit dieser will das Unternehmen eine hohe technische Sauberkeit gewährleisten. Die neue Zweikammeranlage verfügt über ein integriertes Shuttlesystem, welches die vollautomatische Anlage mit bis zu zehn Chargen pro Stunde bestückt. „Mit dem frei programmierbaren Schlitten können wir die Anlage sehr flexibel einsetzen und sind nicht an eine feste Abfolge gebunden“, erklärt Gölz. Hydraulikblöcke, Drehteile und Schrauben durchlaufen so die einzelnen Stationen in Reinigungskörben, die sich sowohl für Setzware als auch für Schüttgut eignen. Ultraschall, Druckumfluten mit bis zu 18 bar und verschiedene Korbbewegungen sorgen dafür, dass die zuvor thermisch entgrateten Bauteile in einem ersten Schritt zuverlässig von Eisenoxiden befreit werden. Eingesetzt wird hierfür ein pH-neutraler Reiniger und vollentsalztes Wasser, das zum Spülen der Komponenten dient. Diese Medien gelangen über ein Doppelfiltersystem in die Reinigungskammer. Im Vergleich zu bisher üblichen Filtern erlaubt die große Filterfläche von 4,6 m2 eine längere Standzeit und eine höhere Maschinenverfügbarkeit. Im Anschluss findet eine Kurzzeitpassivierung statt, bevor die Bauteile vollautomatisch zur Beölungskammer weitergeleitet werden. Während die Teile bislang manuell beölt wurden, geschieht dies nun automatisch. Durch das Vakuum in der Beölungskammer sowie Dreh- und Schaukelbewegungen erreicht das Gemisch aus Kohlenwasserstoff und Konservierungsöl alle Bereiche des Teils. So haftet nicht, wie bei den bisherigen Nachbehandlungsverfahren, ein dicker Ölfilm auf der Teileoberfläche, während Kapillare und Sackbohrungen kaum beölt sind. Zudem kann das schwäbische Unternehmen über einen langen Zeitraum hin Auskunft zu verschiedenen Verfahrensparametern geben, so Gölz. Dazu ist die Anlage mit Radio-Frequency Identification (RFID) ausgestattet. So kann dem Kunden detaillierte Auskunft über Badtemperaturen und-konzentration, zum pH-Wert sowie weiteren Parametern der jeweiligen Charge gegeben werden.

Alexander Gölz alexander.goelz@konradin.de

Die Benseler-Firmengruppe ist ein Familienunternehmen mit Sitz in Markgröningen. Das Unternehmen wurde 1961 von Manfred Benseler in Markgröningen-Talhausen gegründet und zog 1978 nach Markgröningen um. 1983 stieg Manfred Werner als geschäftsführender Gesellschafter (bis 2008) ein. 2003 kam seine Tochter Birgit Werner-Walz in das Unternehmen. Während zu Beginn in Markgröningen das Hauptgeschäft in den Bereichen Beschichten und Entgraten lag, wurden diese Bereiche mit Eröffnung des Werks in Marbach am Neckar im Jahr 1990 dorthin verlagert. Die Firmengruppe beschäftigt über 900 Mitarbeiter und erzielte 2012 einen Umsatz von 120 Mio. Euro.