Gravuren und dreidimensionale Abbildungen

sind ist ein weiteres, relativ verbreitetes Anwendungsfeld der Ultraschallbearbeitungstechnik.Die Beispiele zeigen Monogramme und Kameen. Ein weiterer Bereich ist die Herstellung von Zahnkronen in Keramik oder die Herstellung von Kanalstrukturen für Laborgeräte aus Glas oder Küvetten.

Die Einsatzbereiche liegen in der:

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 Herstellung von Gravuren in Edel- und Halbedelsteinen, (Kameen, Platten für Ringe, Monogramme), Koralle, Perlmutt, (hochwertige Knöpfe, Schmuck, Strass, Pailetten), Bleikristall, zur Produktion von Werbemitteln.
 
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 Bearbeitung von Kanalplatten / Küvetten aus Glas, Glaskeramik, Quarzglas, Rubin, Saphir, Keramik, bei der Herstellung von Laborgeräten, Ventilen und anderen technischen Anwendungsbereichen.
 
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 Abformung von Implantaten, Knochen-, Kiefer- und Gehörkomponenten
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 Abbildung von Negativformen für technische Anwendungen, (Spritzwerkzeugeinsätze für die Verarbeitung keramisch gefüllter Kunststoffe, Prägewerkzeuge, Graphitstempel für Funkenerosion)
 
Bei diesen Anwendungen werden sehr unterschiedliche Anforderungen an die Abbildungstreue gestellt, die einen ebenso differenten Aufwand in der Präparation der Werkstücke und Werkzeuge erfordern.
Nachfolgend einige Probestücke in verschiedenen Werkstoffen

Das Bild zeigt einen Buchstaben, ( Teil eines Monogramms ) abgebildet in einer Glasplatte. Die Herstellung ist sehr einfach, da lediglich das Werkstück vor dem Werkzeug positioniert und bearbeitet wird. Die Gestaltung der einzelnen Symbole lässt in der Regel soviel Spielraum, daß in der Kontur des Zeichens eine Absaugbohrung für die Schleifmittelsuspension vorgesehen werden kann. Die Positionierung erfolgt in den meisten Fällen durch eine einfache Halterung für das Werkstück. Bei grösseren Werkstücken werden die Teile einfach vor das Werkzeug gestellt und bearbeitet.

Das Werkzeug hierzu wurde als Messinggussteil in einer Gipsform hergestellt und wie nebenstehend gezeigt, auf eine Sonotrode Durchmesser 35 mm aufgelötet. Die Bearbeitung wird vorzugsweise mit Absaugung der Schleifmittelsuspension durchgeführt. Im gezeigten Beispiel ist die Absaugöffnung im Innenprofil der Symbolkontur erkennbar Die Abbildungstreue bei diesem Verfahren ist relativ hoch. Bedingt durch das einfache Verfahren der Werkzeugherstellung ist die Reproduzierbarkeit im Rahmen des Verfahrens, lässt jedoch in der Gestaltung und Individualität der einzelnen Formen jede Menge Spielraum.
Das Bild zeigt eine dreidimensionale Abbildung in einer Glasplatte. Das Werkzeug hierfür ist eine geprägte Kursmünze. Diese Technik - Bearbeitung mit geprägten Werkzeugen – wird in sehr unterschiedlichen Bereichen eingesetzt und ist in der Reproduzierbarkeit etwa mit der Verwendung von galvanoplastisch hergestellten Werkzeugen vergleichbar.
Das geprägte Werkzeug wird auf die Sonotrode aufgelötet, und zur Bearbeitung eingesetzt. Bei der Bearbeitung von Werkstoffen die höhere Festigkeitswerte besitzen und damit ein höherer Werkzeugverschleiss inkauf genommen werden muss - da das Werkzeug an den höchsten Stellen den grössten Verschleiss aufweist - wird eine sogenannte Folgebearbeitung durchgeführt. In der Serienfertigung werden in der Regel 3 bis 10 Werkzeuge mit zunehmender Abbildungsqualität – manchmal auch auf verschiedenen Maschinen mit unterschiedlicher Schleifmittelkorngrösse - nacheinander in der gleichen Kontur im Werkstück abgebildet. Das jeweils älteste Werkzeug wird durch ein neues Werkzeug ersetzt und die Reihe um 1 verschoben. Dadurch ist es möglich, auch für die Bearbeitung sehr harter Werkstoffe effektiv nur ein Prägeteil pro Werkstück zu benötigen.
Das Bild zeigt eine Gravur in Perlmutt, die in der Herstellung von Schmuck, Broschen oder hochwertigen Knöpfen zum Einsatz kommt. Das Werkzeug hierzu war eine geprägte Münze. Die Bearbeitung wurde wie vorbeschrieben durchgeführt. Die Motive sind meist Abbildungen oder Monogramme.Die Positionierung erfolgt in einer Aufnahmevorrichtung. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit beträgt abhängig vom Bearbeitungsquerschnitt, mit oder ohne Absaugung der Schleifmittelsuspension durch das Werkzeugprofil, etwa 2 bis 5 mm / min. Eingesetzt wurde eine Schleifmittelsuspension, 25 Vol.% Borcarbid der Körnung 280 in Wasser.

Das Bild zeigt eine Kamee aus einem Achat-Lagenstein. Der sogenannte Lagenstein ist eine Platte aus einem Mineral, meist Achat, die zwei, oder mehr unterschiedliche, miteinander kontrastierende Farbzonen besitzt. Derartige Minerale stammen aus natürlichen Vorkommen, mit gewachsenem Schichtaufbau, können jedoch auch künstlich hergestellt werden. Das Werkzeugdesign erfolgt abgestimmt auf die Dicke der in den meisten Fällen weissen Farbschicht und liegt im Bereich einer Bearbeitungstiefe von 0,8 bis 2 mm. Die Bearbeitung wird so durchgeführt, dass das Motiv im Vordergrund durch die Farbschicht im Hintergrund, die meist nur im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm bearbeitet wird, hervorgehoben wird. Mit einiger Erfahrung lassen sich hier optische Effekte durch teilweise durchscheinende oder farblich abgesetzte Strukturen des Hintergrundes bilden.

Das Bild zeigt ein Gehäuse für eine Armbanduhr aus Granit. Die Wandstärke im Bereich des Zifferblattes beträgt noch 0,4 bis 0,5 mm. Die Bearbeitung wurde mit einem geprägten Werkzeugprofil, mit Absaugung der Schleifmittelsuspension durchgeführt. Die Positionierung erfolgte in einer Aufnahme, die die Bezugspunkte in Form von Indexen beinhaltet.

Das Bild zeigt die Abbildung eines Motivs in einer Bleikristallplatte. Die Tiefe der Gravur beträgt etwa 2,5 mm. Unterhalb der Mitte der Gravur ist die Kontur des, von der Schleifmittel-suspensionsabsaugbohrung abgebildeten Bohrkerns erkennbar Die Bearbeitung wurde, mit einem geprägten Werkzeug mit Absaugung der Schleifmittelsuspension durchgeführt.

Das Bild zeigt die Abbildung eines Motivs in einer Floatglasplatte. Die Tiefe der Gravur beträgt etwa 1,5 mm. Die Bearbeitung wurde, mit einem geprägten Werkzeug ohne Absaugung der Schleifmittelsuspension durchgeführt. Die Positionierung erfolgte in einer Aufnahme.

 

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