1 Forschungsmethoden

1.1 Gestaltungsrahmen

Die Bewertung erfolgt nach einem kontrollierten vergleichenden Design. Alle Testteile wurden aus Aluminium 6061-T6 und rostfreiem Stahl 304 mittels identischer Schneidparameter auf einer CNC-Maschine gefräst, um eine gleichmäßige Ausgangsrauheit zu gewährleisten. Anschließend wurde jedes Teil mit jeweils einem Veredelungsverfahren unter festgelegten Bedingungen gemäß industriellen Standards bearbeitet (MIL-A-8625 für Eloxieren, ASTM A380 für Passivieren).

1.2 Datenquellen

Die Daten wurden aus drei Messkategorien erhoben:

• Oberflächenrauheit (Ra) gemessen mit einem taktilen Profilometer.

• Oxidschichtdicke gemessen mittels Wirbelstrom-Beschichtungsprüfung.

• Korrosionsbeständig bewertet in einer neutrale Salzsprühnebelkammer mit 5 % NaCl.

Alle Rohdatensätze, Kalibrierungsprotokolle und Umgebungsparameter sind im Anhang enthalten, um vollständige Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

1.3 Experimentelle Werkzeuge und Modelle

Der verwendete experimentelle Arbeitsablauf:

• 3-Achsen-CNC-Fräszentrum zur Musterteilfertigung

• Strahlkammer mit 120-Mesh-Medium

• Typ-II-Schwefelsäure-Eloxiereinrichtung

• Passivierbad aus rostfreiem Stahl, formuliert mit nitratfreier Zitronensäurechemie

• Bandpoliermaschine mit sequenziellen Schleifmitteln von 800 bis 2000er Körnung

Die Kalibrierung aller Messgeräte erfolgte gemäß Herstellerempfehlungen, und jede Probe wurde dreimal wiederholt gemessen, um zufällige Fehler zu reduzieren.

2 Ergebnisse und Analyse

2.1 Vergleich der Oberflächenrauheit

Tabelle 1 zeigt Ra-Werte nach jedem Veredelungsprozess. Das Sandstrahlen erzeugte die gleichmäßigste matte Oberfläche (Ra 1,2–1,4 μm). Die maschinelle Politur erreichte den niedrigsten Ra-Wert (0,05–0,08 μm), geeignet für reflektierende Bauteile. Das Eloxieren bewahrte eine moderate Rauheit bei gleichzeitiger deutlicher Verbesserung der Oxidschicht-Gleichmäßigkeit.

2.2 Korrosionsbeständigkeit

Die Salzsprühprüfung zeigte, dass eloxierte Proben über 500 Stunden hinweg strukturelle und farbliche Stabilität aufwiesen, ohne Lochkorrosion zu zeigen. Passivierte Edelstahlproben wiesen eine verbesserte Integrität des Passivfilms auf, wodurch die punktuelle Korrosion im Vergleich zu unbehandelten Kontrollproben um 68 % reduziert wurde.

2.3 Visuelle und ästhetische Stabilität

Farbverschiebungsmessungen unter 500-Lux-Beleuchtung zeigten, dass eloxierte Oberflächen den stabilsten Farbton beibehielten. Sandgestrahlte Oberflächen wiesen aufgrund ihrer diffus reflektierenden Eigenschaften minimale Blendung auf, was deren Einsatz in Gehäusen für Unterhaltungselektronik unterstützt.

2.4 Vergleich mit bestehender Forschung

Die gemessenen Leistungsdaten stimmen mit früheren Erkenntnissen überein, nach denen eloxiertes Aluminium eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist und Sandstrahlen eine stabile Topographie erzeugt (vgl. Quellen 2, 3). Die Daten zeigen zudem messbare Verbesserungen bei der Passivierung durch Zitronensäureformulierungen und erweitern damit frühere Untersuchungen auf Basis von Salpetersäure.

3 Diskussion

3.1 Interpretation der Ergebnisse

Unterschiede in der Leistung resultieren aus den zugrundeliegenden Materialwechselwirkungen jedes Verfahrens. Das Eloxieren bildet eine strukturierte, poröse Oxidschicht, die chemischen Angriffen widersteht. Das Sandstrahlen verändert die Mikrotopographie durch gleichmäßige Abtragung mittels Abrasion. Die Passivierung verstärkt den chromreichen Passivfilm auf rostfreiem Stahl und verringert so dessen Reaktivität. Beim mechanischen Polieren werden Unregelmäßigkeiten physisch durch schrittweise abrasive Verfahren reduziert.

3.2 Grenzen

Die Bewertung konzentriert sich auf zwei metallische Werkstoffe und bestimmte Prozessparameter. Variationen in der Legierungszusammensetzung, Korngröße des Strahlmittels, Säurekonzentration oder Poliersequenz können die Ergebnisse beeinflussen. Zusätzliche Langzeit-Ermüdungsdaten würden weitere Erkenntnisse liefern.

3.3 Praktische Implikationen

Hersteller können diese Ergebnisse nutzen, um Oberflächenverfahren an funktionale Anforderungen anzupassen. Bauteile, die maritimen Umgebungen ausgesetzt sind, profitieren vom Eloxieren; für verbrauchernahen Gehäuse eignet sich oft das Sandstrahlen; präzise medizinische Teile erfordern in der Regel eine Passivierung; optische Komponenten hingegen sind auf ein extrem geringes Rauheitsmaß durch Polieren angewiesen.

4 Fazit

Der Vergleich zeigt deutliche Leistungsprofile bei vier CNC-Bearbeitungsveredelungsmethoden auf. Eloxieren bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Sandstrahlen erzeugt gleichmäßige Mattstrukturen, Passivierung verbessert die chemische Stabilität von Edelstahl und maschinelles Polieren erreicht die niedrigsten Rauheitswerte. Diese Ergebnisse unterstützen die gezielte Auswahl von Oberflächen nach strukturellen, visuellen oder umweltbedingten Anforderungen und deuten auf weiteres Forschungspotenzial im Bereich mehrstufiger hybrider Veredelungsverfahren hin.