Oberflächenfinish: Gleitschleifen, Elektropolieren & Hirtisieren
Methoden zur Oberflächenglättung additiver Metallbauteile: Ra-Reduktion von 15 µm auf unter 0,2 µm, Strömungsschleifen (AFM) und chemisches Entgraten.
Im As-Built-Zustand weisen additiv gefertigte Metalle verfahrensbedingt raue Oberflächen auf: LPBF-Bauteile liegen typisch bei Ra 5 bis 15 µm, während DED- und WAAM-Bauteile Ra 30 bis 200 µm erreichen. Anhaftende Sinterpartikel und Schichtstufen mindern die Ermüdungsfestigkeit drastisch und bieten Angriffspunkte für Korrosion. Eine gezielte Kombination aus mechanischen (Gleitschleifen, Kugelstrahlen), strömungsmechanischen (AFM) und elektrochemischen Verfahren (Elektropolieren, Hirtisieren) glättet Oberflächen bis auf spiegelnde Ra < 0,2 µm.
- As-Built Rauheit (Ra 10 µm) halbiert die Wechselfestigkeit gegenüber glatten Schmiedeteilen.
- Elektropolieren und Hirtisieren glätten auch schwer zugängliche interne Kühlkanäle chemisch.
- Kugelstrahlen (Shot Peening) induziert lebensdauerverlängernde Druckeigenspannungen in die Randschicht.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Verfahren | Erreichbare Rauheit Ra | Zugänglichkeit Innenkonturen | Materialabtrag / Maßänderung |
|---|---|---|---|
| Gleitschleifen (Trowalisieren) | Ra 0,4 bis 0,8 µm | Nur außen und große Öffnungen | 10 bis 30 µm an Kanten |
| Elektropolieren | Ra 0,1 bis 0,4 µm | Bedingt (Kathodengeometrie nötig) | Gleichmäßig 10 bis 25 µm |
| Hirtisieren (dynamisch chemisch) | Ra 0,2 bis 0,5 µm | Hervorragend (durchströmt Kanäle) | Präzise steuerbar 10 bis 50 µm |
| Strömungsschleifen (AFM) | Ra 0,05 bis 0,2 µm | Perfekt für lineare Durchgangskanäle | Partiell an Engstellen hoch |
Warum Oberflächenrauhigkeit die Lebensdauer halbiert
Jedes anhaftende Pulverkorn und jedes Schichttal (Staircase Effect) wirkt unter dynamischer Last als mikroskopische Kerbe mit massiven Spannungskonzentrationen. Ermüdungsrisse initiieren fast immer an der Oberfläche. Durch Entfernen der rauen Randschicht um 20 bis 40 µm steigt die Wöhler-Dauerschwingfestigkeit von Titan- und Nickelbauteilen um bis zu 80 %.
Hirtisieren und AFM für unzugängliche Kühlkanäle
Mechanische Schleifkörper können gekrümmte Kühlkanäle von 2 mm Durchmesser nicht erreichen. Beim Hirtisieren wird das Bauteil in drei aufeinanderfolgende Elektrolytbäder getaucht: Das Medium durchströmt die Kavitäten, löst anhaftende Pulverpartikel elektromechanisch ab, egalisiert Spitzen und passiviert die Wandung ohne Wasserstoffversprödung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Muss der Materialabtrag beim Design berücksichtigt werden?
Passende additive Fertigungstechnologie oder Anlage finden
Welding3D verbindet technologisches Fachwissen mit industriellen Maschinenlösungen. Nutzen Sie unseren Technologie-Finder zur strukturierten Verfahrensauswahl oder fordern Sie eine gezielte Maschinenvermittlung für dieses Verfahren an.