Das magnetorheologische Finishing (MRF) ist ein etabliertes Verfahren zur Bearbeitung hochpräziser optischer Oberflächen, jedoch sind bestehende Systeme sehr kostenintensiv und wenig flexibel. Besonders für KMU erschweren hohe Investitionskosten und die eingeschränkte Anpassbarkeit den Einsatz dieses Verfahrens. Im Forschungsvorhaben sollte daher untersucht werden, ob ein kostengünstiger Industrieroboter als alternatives Bewegungssystem eingesetzt werden kann.
Ziel des Projekts war die Demonstration einer automatisierbaren MRF-Bearbeitung mittels Industrieroboter. Dabei sollte geklärt werden, wie Systemaufbau, Sensorik, Bahnplanung und Prozessparameter angepasst werden müssen, um eine robuste und präzise Bearbeitung optischer Flächen zu ermöglichen.
rechts: MRF-Testbearbeitungen einer Sphäre auf dem Laboraufbau am TC Teisnach. Das Fluid wird über Schläuche mit Ventilen zur Dosierung auf das Rad gelenkt und mit einem Magnetfeld versteift. Für konstante Eingriffsbedingungen müssen Position sowie Orientierung des Flächenelements im Poliereingriff relativ zum Rad konstant gehalten werden. Dafür sind starke Umorientierungen des Roboters notwendig, die sich durch Positionsabweichungen bei der Bearbeitung von stark gekrümmten Sphären bemerkbar machen. (Quelle: Technische Hochschule Deggendorf, TC-Teisnach, Institut für Präzisionsbearbeitung und Hochfrequenztechnik- IPH)
Es wurden ein MRF-Laboraufbau und ein sechs-achsiger Industrieroboter kombiniert. Die Untersuchungen umfassten statische und dynamische Tests zur Positionsgenauigkeit, die Bestimmung geeigneter Prozessparameter (z. B. Magnetfeld, Eintauchtiefe), die Entwicklung einer Software zur Verweilzeitberechnung und Bahnplanung sowie die Durchführung von Abtragtests auf planaren und sphärischen Glasoberflächen. Zusätzlich wurden Simulationen zur Validierung der Bearbeitung eingesetzt.
Die Einsatzfähigkeit eines Industrieroboters für MRF-Finishing wurde erfolgreich nachgewiesen. Auf Planflächen konnten eine hohe Genauigkeit, geringe Abweichungen (< 3 %) und eine industrielle Prozessfähigkeit erreicht werden. Bei sphärischen Flächen traten jedoch größere Abweichungen von ca. 20 Prozent durch Positionsfehler auf. Insgesamt zeigt das System großes Potenzial für eine kostengünstige, flexible und automatisierte Präzisionsbearbeitung, erfordert jedoch für komplexe Geometrien zusätzliche Optimierungen, z. B. in der Positionsmessung.