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访谈


第 10 卷- 2022 年 6 月刊
耗材领域的发展如何为大规模精加工技术创造新的应用机会



Christian Höhn,德国罗斯勒表面技术有限公司,技术管理负责人


罗斯勒KeramoFinish®工艺对于制造非常光滑的功能性或装饰性的表面精加工是非常有效的。通过开发非磨蚀性、高密度的瓷研磨材料和合适的研磨和抛光膏,使其成为可能


高效预抛光研磨材料的开发是罗斯勒成为骨科植入物精加工领域主要供应商的原因之一


“Multi-Shape”陶瓷研磨材料大大降低了研磨材料滞留的风险,特别是在复杂工件的内表面区域难以触及的情况下,包括狭窄的边缘、缺口和狭缝


无泡沫的塑料研磨材料大大简化了精加工的处理工序。此外,它有助于减少循环时间,并消除昂贵的返工需求


最新开发的防粉尘化学助剂大大减少了用有机干燥研磨材料(如玉米芯碎屑或碎坚果壳)干燥成品工件时的残留粉尘量

自第一台大规模精加工振动器发明以来,已经过去了70多年,因此,如果大规模精加工被视为一个所谓的“夕阳产业”,其在表面精加工市场中的重要性正在下降,那是可以理解的。然而事实恰恰相反! 由于创造性精加工应用范围的不断扩大,这项“老”技术在今天的制造环境中比以往任何时候都更加重要。它允许对极其复杂和精细的工件进行有效和高性价比的表面精加工,无论是简单的去毛刺还是高光泽的抛光。这也包括对难以触及的表面区域的处理,如内部通道、内切口、钻孔等。 大规模精加工过程总是由机器和耗材--研磨材料和化学助剂--之间的相互作用所决定的;因此,在很大程度上,新应用的产生是由研磨材料和化学助剂领域新的创新产品所推动的,这一点并不奇怪。 MFN有机会与德国罗斯勒表面技术有限公司(Rösler Oberflächentechnik GmbH)的技术管理主管Christian Höhn讨论了其中一些令人兴奋的发展。

(?)MFN:Christian,你能告诉我们更多关于罗斯勒公司“技术管理部门”的职能和职责吗?

(!)C.H.:当然可以。在我们的使命宣言中,我们明确提出了要成为表面处理领域世界领先的企业的目标。自然,我们认识到,为了实现这样一个雄心勃勃的目标,我们的公司必须比我们的竞争对手更具创新性。因此,我们大规模精加工和抛喷丸的产品管理团队以及客户体验中心的所有职能都被合并到技术管理部门。
这种集成的方法使我们能够对表面处理市场进行高度协调和系统性的观察,并使我们能够迅速调整我们的现有产品以适应最新的市场需求,并且在需要时开发全新的产品。当然,所有这些都是在与我们研发团队的同事密切合作下进行的。

(?)MFN:我们是否可以这样理解,大规模精加工和抛喷丸的产品管理以及各自的示范中心都是技术管理的一部分?

(!)C.H.:是的。我们认为这两种技术是高度互补的,而不是竞争的。这一点在增材制造行业尤为明显,在该行业中,抛喷丸处理和大规模精加工在3D打印部件的后处理方面是相辅相成的。例如,抛喷丸处理可用于清洁操作,如除粉和工件的初始表面平滑处理,而大规模精加工则用于进一步细化工件表面。如果需要,大规模精加工甚至可以进行高光泽的抛光。当然,大规模精加工和抛喷丸处理在其他行业也是相互补充的。但我们也期望在自动化领域,特别是在机器人技术、材料处理和表面处理工序的数字化方面,能产生很多积极的协同效应。

(?)MFN:你说的数字化是什么意思?

(!)C.H.:对我们来说,数字化意味着对大规模精加工和抛喷丸作业的关键工序参数进行电子监控。它还包括相应机器的成本管理和预测性维护。这将使我们的客户能够保持大规模精加工和抛喷丸工序的稳定,并迅速确定改进工序和节约成本的可能性。我们认为数字化对我们的客户极为重要。因此,我们将我们在这一领域的所有活动都与“罗斯勒智能解决方案”这一口号挂钩。

(?)MFN:谢谢你向我们介绍罗斯勒公司技术管理部门的职能以及贵公司的“智能解决方案”。但是,大型精加工研磨材料和化学助剂是如何融入你们的技术战略的呢?

(!)C.H.:如果没有创新的消耗品,大规模精加工永远不会成为今天这样表面精加工领域的领先技术。在很多情况下,专门研制的化学助剂和研磨材料开辟了表面精加工的全新可能性。

(?)MFN:您能给我们举一些例子吗?

(!)C.H.:非常乐意。例如,非磨蚀性高密度瓷研磨材料的开发以及合适的研磨和抛光浆料都是令人惊叹的罗斯勒KeramoFinish®工艺的基础,该工艺用于在各种部件上制造功能性和装饰性表面。例如,KeramoFinish可将包括大型风扇叶片在内的空气箔的表面粗糙度降低到Ra值<0.25微米。这是在不影响之前的抛喷丸强化操作所产生的残余压缩应力层的情况下实现的! 或者在滚柱轴承的圆柱形滚子上形成Ra=0.05微米的表面粗糙度。KeramoFinish对于在消费品上创造有吸引力的抛光表面也同样有效,如黄铜门把手、餐具,甚至是修枝剪的刀片。

(?)MFN:现在有类似的成功案例吗?

(!)C.H.:今天,罗斯勒公司的拖拉式光饰机和表面光饰机被广泛用于骨科植入物的抛光,如人工膝关节和髋关节。如果没有我们公司开发出的一种特殊塑料研磨研磨材料,在钴铬合金和钛合金部件上形成一个极其精细的预抛光,这将是不可能实现的。
另一个成功案例是用离心机清洗和回收大规模精加工的水。这需要开发特殊的回收化学助剂,提供更好的污垢分散能力,并比普通化学助剂产生更少的泡沫。如今,90%以上的大规模精加工操作是以离心机的循环模式进行的。这对保护我们的水资源和环境可持续性来说是一个巨大的胜利。但是,这只有通过开发合适的回收化学助剂才得以实现。

(?)MFN:你能告诉我们一些最新的研发吗?

(!)C.H.:是的,当然可以。但在我给你们举一些例子之前,我需要指出的是:在今天的工业环境中,对专用研磨材料和化学助剂的需求实际上正在增加。制造业必须应对快速的技术变化,如增材制造越来越多地用于标准件的批量生产,电动汽车对全新工件的需求,对自动化制造单元概念的需求,对环境可持续性的压力越来越大,等等。这些都迫使我们的客户重新审视他们的整个生产运营,并寻求创新的、具有更高性价比的表面精加工解决方案。自然,他们会向我们寻求帮助。

(?)MFN:这些发展为何会增加对专门的大规模精加工耗材的需求?

(!)C.H.:客户的表面精加工要求变得越来越具体,我们的标准产品往往不能满足这些要求。因此需要研发特殊的精加工解决方案,这经常需要修改现有的产品或开发全新的产品。

(?)MFN:请给我们举几个例子吧。

(!)C.H.:我们的客户越来越多地面临着具有极其复杂的几何形状和难以触及的内部通道的工件的精加工任务。尽管我们的耗材范围包括15000多种不同的产品,但我们发现,在精加工过程中,我们的标准研磨材料的形状会在这种复杂的工件中造成一定的滞留风险。滞留的研磨材料不仅会影响实际的精加工结果,而且会在下游的装配操作中造成昂贵的损坏。因此,必须完全防止研磨材料在工件中的滞留! 防止研磨材料滞留在工件中,对于自动化过程来说更为关键。自动化意味着我们的机器和外围设备的运行不需要人为干预。换句话说,没有人直接检查是否有研磨材料滞留并采取纠正措施。这类问题经常通过安装摄像系统来处理,该系统可以检测到有研磨材料滞留的工件,并自动将其从精加工系统中排出。但这是相当昂贵的。
当然,更好的方法是完全防止研磨材料滞留在工件上。为了实现这一目标,罗斯勒与一个外部合作伙伴合作,开发了一种新的陶瓷研磨材料,称为“MultiShape”。这种独特的产品在所有侧面都有圆形区域。它大大降低了研磨材料滞留的风险,特别是在复杂工件的内表面区域难以触及的情况下,包括狭窄的边缘、缺口和狭缝。另一个优点是,MultiShape研磨材料即使在长时间使用后也能保持其非凡的形状。

(?)MFN:那么这种新的研磨材料是否达到了您的预期呢?

(!)C.H.:当然。在众多客户的应用下,它被证明是非常有效的。顺便说一下,由于其独特的几何形状,MultiShape研磨材料已获得专利。

(?)MFN:您还有开发其他的新研磨材料吗?

(!)C.H.:另一个最近开发出来的是无泡沫的塑料研磨材料。使用塑料研磨材料的大规模精加工工序经常会导致在机器中出现不必要的泡沫问题。这可能会大大降低研磨材料的研磨效果,延长循环时间。泡沫也会影响成品工件与研磨材料的分离,甚至会给工序的水清洗系统带来问题。这使得精加工过程的处理变得相当困难,可能需要对成品工件进行大量返工。一位客户,操作着33(!)罗斯勒大规模精加工机器的客户要求我们帮助他解决这个问题。有了新开发的无泡研磨材料,客户的所有困难都可以解决了。现在可以在规定的循环时间内稳定地达到精加工效果,而且分离阶段的工作也非常顺利。研磨材料的更换也大大简化了精加工工序的处理,完全消除了昂贵的返工需求。事实证明,无泡研磨材料非常有效,我们决定向所有客户全面提供这种研磨材料。
您想听我介绍一下另一个新的研发吗?
(?)MFN:是的,当然啦!

(!)C.H.:超过90%的大规模精加工应用是湿法工艺,需要不断添加水和化学助剂。因此,成品工件必须经过一个干燥的工序。通常情况下,这是在专门的干燥机中进行的,里面装满了有机颗粒,如切碎的玉米芯或粉碎的坚果壳。不幸的是,这些有机材料产生的灰尘可能会污染成品工件和环境。在必须绝对防止这种灰尘污染的情况下,必须安装昂贵的机械集尘系统。罗斯勒最近开发了一种抗粉尘化学助剂,它可以在不影响干燥性能的同时,大大减少工件上和环境中的残留粉尘量。该化学助剂为液体形式,可以很容易地分散到干燥研磨材料中。目前,少量的抗尘剂在几天内就能发挥作用,而且可以根据需要快速补充,可以用喷壶手动补充,也可以用自动计量泵补充。

(?)MFN:你告诉我们的这一项新研发令人印象深刻....

(!)C.H.:这些只是大规模精加工耗材领域中新的发展的几个例子。我们罗斯勒公司的专家实际上每天都在对我们的一些标准研磨材料和化学助剂进行调整,以满足客户的具体要求。我们预计,无论是增材制造、电动汽车、航空航天、医疗工程还是其他工业领域,对专用精加工解决方案的需求都将高速增长。我们认为,我们公司有资格来应对这些挑战:由于我们自主开发和生产所有的耗材和设备,我们可以迅速调整我们的产品以适应客户的需求,如果有需要的话,也可以开发全新的产品。

MFN感谢Christian Höhn接受此次采访!



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