Dienstleistungen · Verfestigungsstrahlen
Shot Peening / kontrolliertes Verfestigungsstrahlen als Lohnbearbeitung
Prüfen Sie Prozessparameter, Anwendungsbereich, erforderliche Eingangsdaten und Machbarkeit für ein konkretes Bauteil.
Das Verfestigungsstrahlen (auch bekannt als kontrolliertes Kugelstrahlen oder Controlled Shot Peening)
dient der gezielten Einbringung von Druckeigenspannungen in die Werkstoffoberfläche. Es schützt dynamisch hochbelastete Bauteile effektiv vor Schwingbrüchen.
Was ist Shot Peening (kontrolliertes Verfestigungsstrahlen)?
Shot Peening (Verfestigungsstrahlen) ist kontrolliertes Kugelstrahlen zur gezielten Erzeugung von Druckeigenspannungen. Bei entsprechend qualifiziertem Prozess kann die Behandlung die Ermüdungsfestigkeit und, je nach Anwendung, die Dauerschwingfestigkeit verbessern. Nicht jedes Kugelstrahlen ist Shot Peening: Reinigungsstrahlen ohne festgelegte Almen-Intensität und festgelegte Bedeckung (Deckungsgrad/Coverage) sowie ohne Strahlmittelkontrolle und dokumentierte Prozessüberwachung fällt nicht darunter. SP Center führt den Prozess als rückverfolgbare Lohnbearbeitung für Musterteile und die Serienfertigung aus.
SP Center führt Controlled Shot Peening gemäß Kundenzeichnung und Kundenspezifikation durch. Ziel des Prozesses ist es, vorteilhafte Druckeigenspannungen in die Randschicht des Bauteils einzubringen und dessen Ermüdungsfestigkeit zu erhöhen. Die Machbarkeit für den jeweiligen Werkstoff, die Geometrie und die geforderte Intensität wird vor der Angebotserstellung bestätigt.
Beim Controlled Shot Peening wird ein geeignetes Strahlmittel mittels Druckluft oder Zentrifugalkraft auf die Bauteiloberfläche gerichtet. Anders als beim Shot Blasting dient der Prozess nicht der Oberflächenreinigung, sondern der kontrollierten Oberflächenverfestigung. Kontrolliert werden Eigenschaften und Zustand des Strahlmittels, die Prozessintensität, die Sättigungskurve – sofern von der Spezifikation gefordert –, die Überdeckung gemäß Kundendokumentation sowie Parameter wie Strahlmitteldurchfluss, Druck oder Maschinengeschwindigkeit, Bauteilpositionierung und Einwirkzeit.
Das Strahlmittel wird entsprechend dem Werkstoff, der Bauteilgeometrie, der geforderten Intensität, der Überdeckung und der Kundenspezifikation ausgewählt.
Verwendete Strahlmittel:
- Stahlgusskugeln (cast steel shot)
- Edelstahlkugeln (stainless steel shot)
- Konditionierter Schneiddraht (conditioned cut wire shot)
- Glasperlen — Glass Bead Peening
- Keramikperlen — Ceramic Bead Peening
Typische Bauteilkandidaten für kontrolliertes Verfestigungsstrahlen sind:
- Federn
- Zahnräder
- Drehstäbe
- Turbinenelemente
- Kurbelwellen
- Pleuelstangen
- Antriebswellen
- Halterungen und Konstruktionen
Wie wird kontrolliertes Verfestigungsstrahlen durchgeführt?
Die Idee des Kugelstrahlens basiert auf dem kontrollierten, wiederholbaren Auftreffen speziell vorbereiteter Kugeln auf die Materialoberfläche. Jeder Einschlag verursacht Mikrodeformationen in der Materialstruktur, was zu einer Ausdehnung der Oberflächenschicht führt. Ein entscheidender Punkt ist hierbei die Kontrolle der Kraft und der Menge der Kugeln, um die gewünschten Effekte zu erzielen, ohne die bearbeitete Oberfläche übermäßig zu beschädigen.
Kontrolliertes Verfestigungsstrahlen kann dem allgemeinen Strahlen äußerlich ähneln, verfolgt jedoch ein anderes Ziel. Definierte Strahlmittel treffen unter überwachten Bedingungen auf die Oberfläche und erzeugen einen reproduzierbaren Druckeigenspannungszustand. Reinigungsstrahlen oder beliebiges Kugelstrahlen ist damit nicht gleichzusetzen.
Kontrolliertes Verfestigungsstrahlen kann gezielt Druckeigenspannungen in die oberflächennahe Zone einbringen. Ob der Prozess für Fretting-, Pitting- oder Korrosionsermüdungsanforderungen geeignet ist, wird anhand von Zeichnung, Werkstoff, Vorzustand und Kundenspezifikation technisch geprüft.
Die verfestigende Strahlbearbeitung wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilsektor eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise Federn, Antriebswellen, Kurbelwellen, Zahnräder, Pleuelstangen sowie Teile des Lenksystems und des Getriebes, Turbinenschaufeln usw. Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht es, das Gewicht eines Bauteils bei gleichbleibender mechanischer Belastbarkeit zu reduzieren. Daraus ergeben sich unter anderem Gewichtsvorteile, die zu Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch führen.
Verfestigungsstrahlen als Lohnfertigung für europäische Hersteller
Welche Angaben benötigt SP Center für ein Angebot?
Eine Zeichnung und die gültige Spezifikation sind der beste Ausgangspunkt. Wenn noch nicht alle Daten vorliegen, können zunächst die bekannten Bauteil- und Projektanforderungen gesendet werden. Fehlende Angaben werden im technischen Review benannt; Prozessparameter werden nicht ohne freigegebene Grundlage angenommen.
| Angabe | Zweck | Zeitpunkt |
|---|---|---|
| Zeichnung und Shot-Peening-Spezifikation | Behandlungsflächen, Ausschlüsse und Akzeptanzkriterien | möglichst mit der Anfrage |
| Werkstoff und Bauteilzustand | Grundlage für Machbarkeit und Medienauswahl | vor Prozessfreigabe erforderlich |
| Almen-Intensität und Coverage | definiert das Prozessfenster | erforderlich, wenn in Zeichnung/Spezifikation gefordert |
| Menge und Projektphase | Planung von Mustern, Qualifizierung und Serie | Schätzung bei Anfrage möglich |
| FAI, PPAP und Kundendokumentation | definiert den Freigabeumfang | im Review festzulegen |
| Liefertermin und Zielort | Kapazitäts- und Logistikprüfung | vor Auftragsbestätigung erforderlich |
Wie wird der Shot-Peening-Prozess kontrolliert?
SP Center kontrolliert die Variablen, die Zeichnung, Spezifikation und Projektumfang verlangen. Die aktuelle Leistungsbeschreibung nennt Medienzustand, Almen-Intensität, Sättigungskurve falls erforderlich, Coverage, Medienfluss oder Druck, Maschinengeschwindigkeit, Bauteilposition und Expositionszeit. Maskierung und Vorrichtungen werden bei geschützten Bereichen projektbezogen festgelegt.
Als Medien werden Stahlguss, Edelstahlkugeln, konditionierter Drahtkorn, Glaskugeln und Keramikkugeln eingesetzt. Die Auswahl hängt von Werkstoff, Geometrie, Intensität, Coverage und Spezifikation ab. Die Auflistung eines Mediums ist keine Freigabe für ein konkretes Bauteil.
Für welche Bauteile kann SP Center die Machbarkeit prüfen?
Die aktuelle Leistungsbeschreibung nennt Federn, Zahnräder, Torsionsstäbe, Turbinenbauteile, Kurbelwellen, Pleuel, Antriebswellen und Konstruktionsteile. Die Machbarkeit wird immer für die konkrete Kombination aus Werkstoff, Geometrie, Behandlungsfläche und Anforderung bestätigt.
Welche Qualitäts- und Qualifizierungsnachweise sind möglich?
SP Center kann die Projektplanung auf Versuche, Musterteile, PPAP- oder FAI-Anforderungen und bei Bedarf Restspannungsmessungen abstimmen. Der vereinbarte Dokumentationsumfang kann Prozessablauf, Control Plan, PFMEA-Verknüpfung, Rückverfolgbarkeit, Prüfpunkte und Freigabedokumente enthalten. XRD-Restspannungsmessungen werden laut Qualitätsseite in Zusammenarbeit mit einem spezialisierten Labor unterstützt.
SP Center besitzt das BSI-Zertifikat FM 829811 nach EN 9100:2018 und ISO 9001:2015. Der veröffentlichte Geltungsbereich lautet „Shot peening services for the aerospace, automotive, medical and general industries“. Das Zertifikat ist auf der Website bis zum 7. Oktober 2028 ausgewiesen. Projektspezifische Zulassungen und Kundenfreigaben werden vor Auftragsbestätigung separat geprüft.
Wann ist Lohnfertigung sinnvoll?
| Situation | Lohnfertigung ist sinnvoll, wenn | Eigener Prozess ist sinnvoll, wenn |
|---|---|---|
| Neues Bauteil | Versuche, Qualifizierung und Dokumentation benötigt werden | ein bereits qualifizierter, stabiler Prozess vorhanden ist |
| Kapazitätsengpass | eine zweite kontrollierte Route das Versorgungsrisiko senkt | qualifizierte interne Kapazität ausreicht |
| Variable Mengen | eigene Spezialanlagen nicht ausgelastet wären | planbare Serien die Gesamtinvestition rechtfertigen |
| Anspruchsvoller Nachweis | externer Prozess- oder Labornachweis erforderlich ist | interne Nachweise alle Anforderungen abdecken |
Die Entscheidung sollte Qualifizierungskosten, Logistik, Durchlaufzeit, Freigaben, Prozessnachweise und Versorgungsrisiko berücksichtigen. Ein reiner Stückpreisvergleich bildet die Kosten eines kontrollierten Spezialprozesses nicht vollständig ab.
Wie läuft die Anfrage ab?
- SP Center prüft Zeichnung, Spezifikation und verfügbare Projektangaben.
- Ein Prozessingenieur benennt fehlende Anforderungen, Risiken und den vorgeschlagenen Qualifizierungsumfang.
- Kapazität, Prüfungen, Dokumentation und Logistik werden vor dem Angebot bewertet.
- Angebot und Projektplan nennen den vereinbarten Umfang. Nicht bestätigte Parameter oder Zulassungen werden nicht vorausgesetzt.
Häufige Fragen zum Verfestigungsstrahlen als Lohnfertigung
Kann eine Zeichnung gesendet werden, wenn noch nicht alle Parameter bekannt sind?
Ja. SP Center kann fehlende Angaben identifizieren. Die geforderte Almen-Intensität, Coverage oder Freigabe wird jedoch nicht ohne Zeichnung, Spezifikation oder Kundenentscheidung festgelegt.
Können PPAP oder FAI Teil des Projekts sein?
PPAP oder FAI können im vereinbarten Projektumfang enthalten sein. Formate, Musterumfang, Messungen und Freigabeweg müssen im Review definiert werden.
Führt SP Center XRD-Restspannungsmessungen im eigenen Werk durch?
Die Qualitätsseite nennt die Unterstützung von XRD-Messungen in Zusammenarbeit mit einem spezialisierten Labor. Labor, Methode, Probenkennzeichnung, Transport und Berichtsumfang werden projektbezogen vereinbart.
Bedeutet EN 9100 automatisch die Freigabe eines Bauteils?
Nein. Ein Managementsystem-Zertifikat ersetzt keine Kundenfreigabe, Source Approval, Nadcap-Anerkennung oder bauteilspezifische Qualifizierung. Erforderliche Freigaben werden für jedes Projekt geprüft.
Zeichnung und Anforderungen senden
Ein Prozessingenieur prüft die Angaben und bestätigt den nächsten Schritt. Fügen Sie nach Möglichkeit Zeichnung, Spezifikation, Werkstoff, Menge, Liefertermin und den erwarteten Dokumentationsumfang bei.
Zweitquelle
Qualifizieren Sie einen zweiten Shot-Peening-Lieferanten?
Prüfen Sie Eingabedaten, Versuche, FAI oder PPAP, Dokumentation und Freigabeweg vor dem Start einer Zweitquelle.