Im Bereich der Präzisionsmaschinen und Messgeräte hat sich die Spleißtechnik als zentrales Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in Übergröße etabliert, wenn einzelne Granitbauteile den Anforderungen großflächiger oder komplexer Strukturen nicht genügen. Die zentrale Herausforderung besteht darin, eine nahtlose Verbindung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Gesamtpräzision zu erzielen. Es gilt nicht nur, die Auswirkungen der Spleißnähte auf die Stabilität der Struktur zu eliminieren, sondern auch den Spleißfehler im Mikrometerbereich zu halten, um die strengen Anforderungen der Geräte an Ebenheit und Rechtwinkligkeit der Basis zu erfüllen.
1. Präzisionsbearbeitung von Fügeflächen: Die Grundlage für eine nahtlose Verbindung
Die nahtlose Verbindung der Granitbauteile beginnt mit der hochpräzisen Bearbeitung der Fügeflächen. Zunächst werden die Fügeflächen plangeschliffen. Mehrere Schleifgänge mit Diamantschleifscheiben ermöglichen eine Oberflächenrauheit von Ra 0,02 μm und eine Ebenheitsabweichung von maximal 3 μm/m.
Bei rechteckigen Spleißteilen wird ein Laserinterferometer eingesetzt, um die Rechtwinkligkeit der Spleißflächen zu kalibrieren und sicherzustellen, dass der Winkelfehler benachbarter Flächen weniger als 5 Bogensekunden beträgt. Der kritischste Schritt ist das „angepasste Schleifen“ der Spleißflächen: Zwei zu verbindende Granitbauteile werden flächig aneinandergelegt, und die konvexen Punkte der Oberfläche werden durch gegenseitige Reibung abgetragen, wodurch eine komplementäre und gleichmäßige Struktur auf Mikroebene entsteht. Diese „spiegelähnliche Verbindung“ ermöglicht eine Kontaktfläche der Spleißflächen von über 95 % und schafft so eine gleichmäßige Grundlage für das anschließende Auftragen von Klebstoffen.
2. Auswahl und Applikation des Klebstoffs: Der Schlüssel zur Verbindungsfestigkeit
Die Wahl des Klebstoffs und dessen Verarbeitung beeinflussen maßgeblich die Festigkeit der Verbindung und die Langzeitstabilität von Granitbauteilen. Industrieller Epoxidharzklebstoff ist die gängigste Wahl. Nach dem Mischen mit einem Härter im richtigen Verhältnis wird die Mischung in einer Vakuumkammer entlüftet. Dieser Schritt ist entscheidend, da kleinste Bläschen im Kolloid nach dem Aushärten Spannungskonzentrationen bilden und die Stabilität der Struktur beeinträchtigen können.
Beim Auftragen des Klebstoffs wird das Rakelverfahren angewendet, um die Klebstoffschichtdicke zwischen 0,05 mm und 0,1 mm zu kontrollieren. Eine zu dicke Schicht führt zu übermäßiger Aushärtungsschrumpfung; ist sie zu dünn, füllt sie die Mikrospalten an den Verbindungsflächen nicht vollständig aus. Für hochpräzise Verbindungen kann der Klebstoffschicht Quarzpulver mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem von Granit beigemischt werden. Dies reduziert effektiv die durch Temperaturschwankungen verursachten inneren Spannungen und gewährleistet die Stabilität der Bauteile in unterschiedlichen Betriebsumgebungen.
Der Aushärtungsprozess erfolgt in mehreren Schritten: Zuerst werden die Bauteile zwei Stunden lang bei 25 °C gehalten, dann wird die Temperatur mit einer Rate von 5 °C pro Stunde auf 60 °C erhöht. Nach vier Stunden Wärmebehandlung lässt man sie natürlich abkühlen. Dieses langsame Aushärtungsverfahren trägt dazu bei, die Entstehung von inneren Spannungen zu reduzieren.
3. Positionierungs- und Kalibrierungssystem: Kern der Gesamtpräzisionssicherung
Um die Gesamtgenauigkeit der Granitverbindungen zu gewährleisten, ist ein professionelles Positionier- und Kalibriersystem unerlässlich. Beim Verbinden der Bauteile kommt die Drei-Punkt-Positioniermethode zum Einsatz: Drei hochpräzise Positionierstiftlöcher werden an der Kante der Verbindungsfläche angebracht, und Keramik-Positionierstifte dienen der initialen Positionierung. Dadurch lässt sich der Positionierfehler auf unter 0,01 mm begrenzen.
Anschließend wird ein Lasertracker eingesetzt, um die Ebenheit der gespleißten Bauteile in Echtzeit zu überwachen. Mithilfe von Buchsen wird die Höhe der Bauteile feinjustiert, bis der Ebenheitsfehler unter 0,005 mm/m liegt. Bei besonders langen Bauteilen (z. B. Führungsbasen über 5 Meter) erfolgt die horizontale Kalibrierung abschnittsweise. Alle Meter wird ein Messpunkt gesetzt, und eine Computersoftware passt die Gesamtgeradheitskurve an, um sicherzustellen, dass die Abweichung des gesamten Abschnitts 0,01 mm nicht überschreitet.
Nach der Kalibrierung werden an den Spleißstellen zusätzliche Verstärkungselemente wie Zugstangen aus Edelstahl oder Winkelverbinder angebracht, um eine relative Verschiebung der Spleißflächen weiter zu verhindern.
4. Stressabbau & Anti-Aging-Behandlung: Garantie für langfristige Stabilität
Spannungsabbau und Alterungsbehandlung sind entscheidende Faktoren für die langfristige Stabilität von Granitverbindungen. Nach dem Verbinden müssen die Bauteile einer natürlichen Alterungsbehandlung unterzogen werden. Dazu werden sie 30 Tage lang in einer Umgebung mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit gelagert, damit sich die inneren Spannungen langsam abbauen können.
Für Anwendungen mit hohen Anforderungen kann die Vibrationsalterungstechnologie eingesetzt werden: Ein Vibrationsgerät erzeugt niederfrequente Vibrationen von 50–100 Hz, die auf die Bauteile einwirken und so den Spannungsabbau beschleunigen. Die Behandlungsdauer ist abhängig von der Bauteilqualität und beträgt üblicherweise 2–4 Stunden. Nach der Alterungsbehandlung muss die Gesamtpräzision der Bauteile erneut geprüft werden. Überschreitet die Abweichung den zulässigen Wert, erfolgt eine Korrektur durch Präzisionsschleifen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Präzisionsdämpfung der verbundenen Granitbauteile im Langzeitbetrieb 0,002 mm/m pro Jahr nicht überschreitet.
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Veröffentlichungsdatum: 27. August 2025