Sandstrahlen: Hintergründe und Technik

Im Februar 2016 liefen in Deutschland laut VDA mehr als eine halbe Million Pkw vom Band. Die deutschen Automobilkonzerne produzieren jedes Jahr Millionen Fahrzeuge, für welche Motoren gebaut und Karosserien lackiert werden müssen.

Viele der Bauteile, die in einem modernen Pkw stecken, werden oberflächenbehandelt, wobei sich Rückstände bilden. Beispielsweise entsteht in der Metallverarbeitung der sogenannte Zunder. Aber auch Formsande bilden störende Rückstände.

Bevor ein Bauteil weiterverarbeitet werden kann, muss dessen Oberfläche bearbeitet werden. Dabei ist unter anderem oft auch ein verzugsfreies Arbeiten gefragt. Sandstrahlen bietet die Möglichkeit, die genannten Aspekte unter einen Hut zu bringen. Das Verfahren reduziert auf das Material wirkende Kräfte, ist schnell und unkompliziert. Was verbirgt sich hinter dem Sandstrahlen genau? Warum ist dieser Begriff heute eigentlich überholt – und man müsste eigentlich vom Partikelstrahlen sprechen. Eines vorweg: Sandstrahlen kommt nicht nur in der Autoindustrie oder dem Maschinenbau zum Einsatz.

Sandstrahlen – grundsätzliche Informationen

Der Begriff Sandstrahlen ist – wenn man die verschiedenen technischen Lösungen berücksichtigt – eigentlich zu ungenau. In der Praxis handelt es sich um ein abrasives Verfahren, bei welchem verschiedene feste Substanzen als sogenanntes Strahlmittel zum Einsatz kommen. In der Praxis haben sich unter anderem:

Schlackestrahlmittel
Mineralstoffe wie Korund
Kunststoffe
Glaspartikel
Gusspartikel

als Strahlmittel etabliert.

Doch warum taucht Sand – die eigentlich namensgebende Substanz – in dieser Liste nicht mit auf?
Sand bzw. das darin enthaltene Mineral Quarz führt – sofern als feiner Staub eingeatmet – zur sogenannten Silikose. Hierbei handelt es sich um eine Fibrose der Lunge, welche in Deutschland laut Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) unter anderem als Berufskrankheit gilt.

Die Silikose ist zwar besonders im Bergbau verbreitet, kann aber auch in anderen – sehr mineralstaubreichen – Berufen in Erscheinung treten. Neben der Lunge benötigen auch die Hände, die in unmittelbarer Nähe des Strahlens agieren, ausreichenden Schutz vor umherfliegenden Partikeln. So verhindern spezielle Handschuhe, dauerhafte Schäden der Haut durch das Sandstrahlen.

Worauf basiert Sandstrahlen eigentlich? Die festen Partikel werden in einem Sammelbehälter untergebracht. Ein Kompressor beschleunigt einen Luftstrom, welcher aus dem Behälter die Partikel entnimmt. Über eine Düse wird der Partikel-Luftstrom auf das zu bestrahlende Werkstück gerichtet. Aufgrund der hohen Beschleunigung entwickeln die Partikel eine abrasive Wirkung.

Das Ziel ist ein Entfernen von:

Verschmutzungen
Farben & Lacken
Rost usw.

Sandstrahlen kann als Technik aber auch angewandt werden, wenn auf einer Oberfläche eine Mattierung – ohne den Einsatz von Farben – entstehen soll.

Wo kommt Sandstrahlen zum Einsatz?

Sandstrahlen: Sandstrahlen kommt nicht nur in der Autoindustrie oder dem Maschinenbau zum Einsatz. (#02)

Sandstrahlen ist eine Form der Oberflächenbehandlung, die heute in der Industrie in verschiedenen Zusammenhängen zum Einsatz kommt. Ein wichtiger Einsatzbereich ist die Fertigung von Motoren- und Maschinenteilen, die vor einer Weiterverarbeitung beispielsweise entzundert werden müssen. Je nach Maßgabe kann das Sandstrahlen hier mit unterschiedlichen Korngrößen stattfinden.

Parallel wird das Verfahren auch zur Vorbereitung von Oberflächen eingesetzt, wenn diese im weiteren Verlauf der Fertigung zu lackieren sind. Um eine bessere Haftung der Farb- und Lackschichten zu erreichen, wird die Oberfläche der Werkstücke – mithilfe des Sandstrahlens – angeraut. Dieser Prozess ist in seiner Stärke (durch die Verwendung verschiedener Korngrößen) skalierbar.

Wo lässt sich Sandstrahlen als Oberflächenbearbeitung noch einsetzen? Bisher wurde nur über die Fertigung von industriell produzierten Werkstücken gesprochen. Sandstrahlen kann aber auch zu sehr viel späteren Zeitpunkten eingesetzt werden. Wie im vorhergehenden Abschnitt angesprochen, eignet sich das Verfahren zum Entfernen von:

Schmutz
Rost
Lack.

Der Vorteil, den das Sandstrahlen – speziell als Feinstrahlen – hat, ist das verzugsfreie Bearbeiten von Oberflächen. Diese sind hier – anders als beim Abschleifen – keinen Scherkräften ausgesetzt. Eines der klassischen Anwendungsbeispiele für das Sandstrahlen ist in diesem Zusammenhang das Entfernen der Farbschichten von Oldtimern. In der Kfz-Restaurierung ist es oft erforderlich, die „Fehler“ der Vergangenheit wettzumachen und das Fahrzeug in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen. Um die Karosserie schonend zu behandeln, lässt sich der Lack mittels Feinsandstrahlen entfernen.

Parallel ist es durch das Sandstrahlen auch möglich, Kfz-Teile vom Rost zu befreien. Überhaupt wird der Reinigungsaspekt häufig unterschätzt. Das Partikelstrahlverfahren kann beispielsweise auch zur Gebäudesanierung verwendet werden.

Video: Sandstrahlen eines Oldtimers

Prinzipiell lässt sich festhalten, dass das Sandstrahlen heute in verschiedenen Bereichen eine Rolle spielt, wie:

Fassadenreinigung
Fahrzeugbau
Maschinenbau
Kfz-Aufbereitung.

Und selbst in der Mikroelektronik ist das Verfahren – in deutlich kleinerem Maßstab – heute anzutreffen.

Gibt es neue Entwicklungen in diesem Bereich?

Auch solche Ergebnisse kann das Sandstrahlen mit sich bringen. Wenn die Oberfläche mittels Schablonen nur an den offenen Stellen gesandstrahlt wird, ergeben sich schöne Muster. (#01)

Sandstrahlen ist eine schnelle und einfache Methode, um Oberflächen zu behandeln. Allerdings sind die heute in der Praxis verwendeten Verfahren nur bedingt mit jenen Anwendungen aus der Anfangszeit des Sandstrahlens zu vergleichen.

Ein Beispiel ist der Wechsel des Strahlmittels – aufgrund der gesundheitlichen Gefahren. Darüber hinaus hat sich in den letzten Jahren eine weitere Neuerung entwickelt.

Das Grundprinzip des Partikelstrahlens beruht auf dem Beschleunigen von Luft. Durch die Einbindung einer Flüssigkeit lässt sich die Staubbelastung beim Sandstrahlen deutlich reduzieren – was wiederum dem gesundheitlichen Aspekt dienlich ist. Diese Entwicklung wird durch den Einsatz spezieller Verfahren, wie dem Saugkopfstrahlen, unterstützt.

Und auch im Hinblick auf die Dimension hat sich das Sandstrahlen in den letzten Jahren verändert. Durch die Tatsache, dass industriell gefertigte Bauteile schrumpfen, musste sich auch das Verfahren zur Oberflächenbehandlung anpassen. Eines der Ergebnisse ist das Mikrosandstrahlen (Micro Powder Blasting). Zu den Anwendungsgebieten dieser Methode gehört beispielsweise die Erstellung mikrofluidischer Kanäle in speziellen Mikrofluidchips.

Beim Sandstrahlen sollte für einen ausreichenden Atemschutz gesorgt werden, um die Lunge vor kleinen Partikeln zu schützen.

Fazit: Sandstrahlen in Maschinenbau und Kfz-Technik

In der Industrie – aber auch der Fassadenreinigung – spielt das Sandstrahlen eine große Rolle. Überall dort, wo Oberflächen schnell bearbeitet werden müssen, hat sich dieses Verfahren nicht nur bewährt. Das Micro Powder Blasting zeigt, dass sich diese Technik auch neu Anwendungsbereiche erschließen kann. Gerade die Tatsache, dass sich mithilfe des Partikelstrahlens Oberflächen auch verzugsfrei bearbeiten lassen, macht das Sandstrahlen für viele Bereiche interessant.

Aber: Man sollte hierbei nicht vergessen, dass die Feinstaubbelastung eine Gesundheitsgefahr darstellt. Entsprechende Maßnahmen zum Schutz der mit dem Verfahren beschäftigten Personen sind daher umso wichtiger. Dies gilt vor allen Dingen dann, wenn das Sandstrahlen nicht im industriellen Maßstab benutzt wird, sondern man als Heimanwender dazu greift.

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