Die Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst maßgeblich die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Edelstählen. Bolz Intec, ein Produzent von Behältern aus Chrom-Nickel-Stählen, hat zusammen mit der Hochschule Konstanz untersucht, welche Faktoren die Anhaftung von Partikeln an hygienischen Oberflächen beeinflussen und wie diese optimiert werden können.
Stand der Technik ist die Beurteilung der Oberflächen mit zerstörungsfreien Prüfungen wie der Rautiefenmessung in Verbindung mit einer optischen Prüfung. Allerdings gibt es neben diesen noch weitere Kriterien, die nicht außer Acht gelassen werden sollten. Wichtig ist u. a. die Art und Weise der Oberflächenveredelung. So hat Bolz Intec in der Untersuchung herausgefunden, dass unterschiedliche Schleifmethoden zu unterschiedlichem Anhaftverhalten führen, obwohl der Ra-Wert beider Oberflächen derselbe ist. Diese Erkenntnis zeigte, dass auch die Art und Weise, wie das Material abgetragen wird, eine wichtige Rolle spielt. Als Versuch wurde der Behälter nicht wie üblich manuell geschliffen, sondern mit einem automatisiertem Schleifprozess über einen langen Zeitraum bearbeitet. Dieser feine Abtrag über einen längeren Zeitraum hatte eine geringere Anhaftung und somit eine bessere Reinigung zur Folge. Er wurde im weiteren Verlauf der Untersuchung als finale Oberflächenenergie bezeichnet.
Automatisiert statt manuell schleifen
Die aus diesen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse hat Bolz Intec genutzt und ein Verfahren entwickelt, bei dem der gewünschte geringe konstante Abtrag über einen langen Zeitraum teilautomatisiert erreicht wird. Die Methode wurde Optimized Grind Finishing, kurz OGF, genannt. Dabei wird der Abtrag im Behälter mit geometrisch unbestimmten Schleifkörpern erzielt, die sich im Inneren des Behälters bewegen. Großer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Oberfläche nicht nur eine sehr gute Qualität aufweist, sondern auch reproduzierbar ist. Das liegt daran, dass unbestimmte Variablen wie der händische Anpressdruck durch einen Mitarbeiter oder die Qualität einzelner Schleifmittel keine Rolle spielen. Wichtig war Bolz Intec dabei, im Endergebnis eine definierte Rautiefe bei geringer Tiefenbeeinflussung des Gefüges und einer optisch ansprechenden Oberfläche zu erreichen.
Diese Unterschiede sind auch optisch zu erkennen, wie ein Vergleich zwischen einer mit dem konventionellen Schleifverfahren und einer mit OGF erzeugten Oberfläche zeigt. Dabei wurden die Oberflächen in Anlehnung an die DIN EN ISO 25178 mit einem optischen 3-D-Messsystem untersucht und anhand einer Falschfarbendarstellung visualisiert. Es ist zu erkennen, dass beim OGF-Verfahren keine lineare Schleifrichtung vorliegt. Dies hat zur Folge, dass die Höhenunterschiede der Oberfläche deutlich geringer ausfallen als beim Vergleichsmodell.
Bestätigt wurden diese Ergebnisse durch eine Rautiefenmessung. Im Elektronenmikroskop war zudem zu sehen, dass beim üblichen Schleifverfahren Ungänzen in den Oberflächen auftreten, während diese Fehler beim OGF-Verfahren durch den sehr feinen und schonenden Abtrag deutlich reduziert sind.
Verbessertes Reinigungsverhalten
Im weiteren Verlauf der Untersuchungen hat Bolz Intec die Oberflächen noch weiter veredelt und einem Elektropoliturverfahren unterzogen. Dabei werden die Spitzen in der Oberflächenstruktur weiter abgetragen, was neben optischen Vorteilen auch einen verbesserten Korrosionsschutz durch eine verstärkte Passivschicht mit sich bringt. In der Endbeurteilung der Untersuchung wurde das verbesserte Reinigungsverhalten mithilfe eines Versuchs in Anlehnung an die VDA19.1 (März 2015)/ISO16232 (Dezember 2018) aufgezeigt. Der Versuch wurde in einem Prüflabor mit einer Flugaschesuspension und drei verschiedenen Oberflächen durchgeführt (walzblanker Edelstahl, gebürsteter und elektropolierter Edelstahl, OGF-Edelstahl mit Elektropolitur). Wie sich zeigte, war bei den mit dem OGF- und einem Elektropoliturverfahren behandelten Oberflächen die Restschmutzanhaftung am geringsten.
Bolz Intec hat somit die zu Beginn der Untersuchungen geforderten Parameter nachgewiesen und eine Oberfläche generiert, die sowohl in ihrem Rauheitsprofil als auch in der optischen Beurteilung wiederholgenau zu erzeugen ist. Zusätzlich weist diese Oberfläche Vorteile gegenüber dem Vergleichsmodell beim Reinigungsverhalten auf.
Bolz Intec GmbH, Argenbühl-Eisenhard
Autor: Cornelius Mauch
CEO,
Bolz Intec
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