Sandstrahlen

Aktualisiert: 03. Februar 2023


Sandstrahl-Pistole

Sandstrahlen

Sandstrahlen im Modellbau? Diese Anwendung kennt man eher als grobes System zur Reiniung von Stahlkonstruktionen im Behälterbau oder der Kfz-Restauration zum Entfernen von Rost, alter Farbe und ähnlichen, hartnäckigen Anhaftungen.

Was ist "Sandstrahlen" überhaupt?

Sandstrahlen ist ein Verfahren der Oberflächenbehandlung und dient der Reinigung von Oberflächen sowie dem Mattieren von Glas und Kunststoffen. Dabei erfüllt die Sandstrahlbearbeitung eine Doppelfunktion, da die Oberflächen gereinigt und dabei auch aufgeraut werden. Diese Strahlwirkung wird durch die Strahlmittel erreicht, welche mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche prallen und somit Oberflächen reinigen und aufrauen. Die Oberflächenstruktur wird vom Strahlmittel, Luftdruck und Volumenstrom bestimmt.

Das Sandstrahlen ist ein recht altes Verfahren und wurde bereits im Jahre 1870 von Benjamin C. Tilghman in England patentiert. Darin wurden die wesentlichsten Grundlagen der Sandstrahltechnik in Bezug auf Anwendungen, Strahlmittel und Maschinen aufgeführt. Als Strahlmittel wurde ausschließlich Quarzsand verwendet. Mit anderen Einsatzgebieten kamen nach und nach andere Strahlmittel und Maschinen hinzu.

Wie funktionier "Sandstrahlen"?

Beim Strahlprozess wird ein starker Luftstrahl mit einem Strahlmittel vermischt und auf das Werkstück geleitet. Der benötigte Luftdruck wird in der Regel durch einen Kompressor bereitgestellt. Das pulverartige Strahlmittel wird dann aus einem Sammelbehälter beigemischt. Dieses Strahlmittel - Luftgemisch wird anschließend mit hoher Geschwindigkeit über Düsensystem auf das zu behandelnde Werkstück gestrahlt. Dabei werden aufgrund der abrasiven Strahlwirkung Teile der Oberfläche herausgelöst und anschließend entfernt. So werden Oberflächen von Verunreinigungen, Lack oder Oxiden gereinigt.

Verschiedene Verfahren

Je nach dem zu strahlenden Werkstoff und den gewünschten Anforderungen kommen beim Strahlen unterschiedliche Verfahren zur Anwendung.

Verfahren

Eigenschaften

Niederdruckstrahlen

Das Strahlmittel wird in einem Strahlkessel unter Druck gesetzt. Unter der Einwirkung von Druck und Schwerkraft wird das Strahlmittel zur Luftdüse befördert und auf die zu bearbeitende Oberfläche gestrahlt. Der Druck im Kessel kann je nach Bedarf verändert werden. Neben dem trockenen Niederdruck-Sandstrahlen gibt es auch ein sogenanntes „feuchtes“ Verfahren, bei welchem dem Strahlgut Wasser hinzugefügt wird. Für das letztere Verfahren wurden besonders geformte Feuchtstrahlköpfe entwickelt. Beimengen von Wasser macht die Reinigung schonender und reduziert die Staubmenge. Gleichzeitig verringert sich aber auch die Flächenleistung.

Mikrosandstrahlen

Dieses Verfahren ist eine Unterart des Niederdruckstrahlens, bei welchem ein extra feinkörniges Strahlmittel wie z.B. Steinmehl oder Glasperlen, zum Einsatz kommt. Die speziellen Mikrostrahlanlagen strahlen das Strahlgut unter sehr hohem Druck auf die Oberfläche.

Injektions-Sandstrahlen

Durch einen Injektor wird das Strahlmittel aus dem Behältnis entnommen und auf die Oberfläche gestrahlt. Zu den Pluspunkten vom Injektions-Verfahren gehören der unkomplizierte Aufbau der Anlage und die einfache Anwendung. Die Flächenleistung ist dabei nicht sonderlich hoch. Der Druck und die Menge des Strahlguts können unterschiedlich eingestellt werden. Neben dem Trocken-Sandstrahlen gibt es auch die Feuchtstrahlaus-führungen der Injektions-Anlagen.

Vakuum-Verfahren

Der größte Unterschied zu den oben genannten Verfahren besteht darin, dass beim Vakuum-Sandstrahlen ein geschlossener Kreislauf des Strahlmittels gebildet wird. Das Strahlmittel wird direkt nach der Bearbeitung durch ein Vakuumsystem eingesaugt. Dabei geschieht die Trennung vom wieder verwendbaren Strahlgut und dem Abfallprodukt. Während der Staub entsorgt wird, gelangt das intakte Strahlmittel wiederholt in den Kreislauf und wird bei der Oberflächenbearbeitung eingesetzt. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis das gesamte Strahlmittel verbraucht wurde. Der größte Vorteil der Vakuum-Strahltechnik ist neben dem staubarmen Arbeiten der sparsame Verbrauch des Strahlmittels. Als Nachteil gilt die vergleichsweise geringe Flächenleistung. Zu den optimalen Strahlmitteln beim Vakuum-Verfahren zählt in erster Linie der langlebige Korund.

Sandstrahlen im Modellbau

Allein durch praktische Gründe und der Einfachheit halber wird im Modellbau nur eine Mischung aus Niederdruckstrahlen und Mikrosandstrahlen zur Abwendung kommen. Den Niederdruck (1~2bar) liefert der Kompressor der Airbrush Anlage, das Mikrosandstrahlen stellt das feinkörniges Strahlmittel bei.

Anlagen für das Injektion-Sandstrahlen oder das Vakuum Verfahren sind für die doch eher kleinen Bauteile schlicht zu groß und technisch zu aufwändig.

Strahlmittel

Das klassische Strahlmittel, der Quarzsand, wird aktuell nicht mehr eingesetzt. Der Grund hierfür ist Silikose, eine gefährliche Lungenerkrankung, die durch das Einatmen des Quarzstaubs verursacht wird. Die Strahlmittel werden in Einweg- und Mehrwegstrahlmittel unterschieden. Die ersteren werden nach der einmaligen Anwendung entsorgt, die anderen hingegen gesammelt und nach einer Wiederaufbereitung erneut verwendet. Allein schon aus Kostengründen kommen im Modellbau nur mehrfach verwendbare Strahlmittel zu Einsatz. Die Wiederaufbereitung besteht hierbei im Aussieben der groben Partikel.

Strahlgut

Eigenschaften

Korund (Al2O3)

Scharfkantig, enthält keine Ferrite. Eignet sich hervorragend zur Reinigung und Entrostung. Das Ergebnis ist eine recht raue Oberfläche.

Edel-Korund (Al2O3)

Eigenschaften wir Korund, nur reiner und härter, speziell für feinere Körnungen

Schlacken

Scharfkantig, teilweise ferritfrei. Zuverlässige Reinigungswirkung.

Stahlguss (Schrot, Kies, Grit, Kugeln, ...)

Kantig oder rund. Effektiv, wird u.a. zur Entfernung von Zunder ohne die Aufrauhung der Oberflächen verwendet.

Glasperlen

Frei von Ferrit. Schwache Aufrauhung der Oberflächen. Zuverlässige Wirkung, wird oft zur Oberflächen Veredelung eingesetzt.

Kunststoff

Ferritfrei, relativ wenig scharfe Kanten. Schonende Verarbeitung, Veredelung als das Haupteinsatzgebiet.

Soda, Trockenschnee oder Trockeneis

Optimal für sehr schonende Oberflächenbehandlung. Teures Verfahren.

pflanzliche Strahlmittel (Nussschalen, Apfelkerne, Kork, ....)

Optimal für sehr schonende Oberflächenbehandlung. Günstiger als Soda, Trockenschnee oder Trockeneis.

Strahlmittel im Modellbau

Im Wesentlichen bietet sich Edel-Korund (Aluminiumoxid Al2O3) in der Partikelgröße bis 150µm an, da diese Größe noch gut in einer 0,5mm großen Düse verwendet werden kann. Die anderen Materialien sind entweder zu grob, zu leicht oder brauchen mehr Luftdruck oder höheren Volumenstrom, oder sind zu teuer oder technisch zu aufwändig.

Sandstrahlen im Modellbau

Sandstrahlen wird im Modellbau im Wesentlichen zur Oberflächenreinigung und weniger zur Veredelung von Oberflächen eingesetzt. Es lassen sich durch Sandstrahlen Oxide, Flußmittel- oder Farbreste zuverlässig entfernen. Darüber hinaus raut dieses Verfahren die Oberflächen leicht auf, so daß Klebstoffe und Farben besseren Halt finden. Mit Edel-Korund (Aluminiumoxid Al2O3) lassen sich diverse Materialien bearbeiten, angefangen von Metallen (Weißmetall, Messing, stahl.,...) über Stein, Holz, Kunststoff bis hin zu Glas.

Vor- und Nachteile

Das Sandstrahlen ermöglicht eine relativ schonende Oberflächenbehandlung von Metall, Kunststoff, Glas, Holz oder Gestein. Durch die abrasive Strahlwirkung kann das Sandstrahlen auch zum Abtragen von Lacken zum Einsatz kommen. So können auch stark zerklüftete Werkstücke mechanisch von Lack befreit werden. Auch ist eine nachfolgende Lackierung durch die aufgeraute Oberfläche wirkungsvoll gewährleistet.

Nachteilig wirken sich beim Sandstrahlen die Entstehung Staub aus, die über Absaugsysteme und Filterabgeführt werden. Ebenfalls nachteilig kann sich die stark abrasive Strahlwirkung auswirken, da es nicht selten zu einer nicht gewünschten schnellen Abnutzung des Werkstückes kommen kann.

Gefährdung und Umweltschutz

Obwohl wir im Modellbau nur recht kleine Bauteile behandeln, und auch auch eher selten sollte man sich dabei einiger Umstände bewußt sein. Beim Sandstrahlen können giftige Dämpfe entstehen, welche bei Anwendern gesundheitliche Schäden verursachen können. Daher sollte der Strahlprozess in geschlossenen Räumen nur mit eingebauter Filteranlagen angewendet werden. Die beim Strahlprozess entstehenden Abfälle setzen sich aus dem Strahlmittel und der abgetragenen Verschmutzung (z.B. Lackreste) zusammen. Da beim Strahlen mit Quarzsand gefährliche Lungenkrankheiten wie Silikose ausgelöst werden können, sollte Quarzsand nicht verwendet werde. Im Modellbau kommen daher nur quarzfreie Strahlmittel wie z.B. Edelkorund zum Einsatz. Auch dürfen beim Sandstrahlen aus Gründen des Umweltschutzes kein Staub und keine Schadstoffe in die Umgebung gelangen. Diese müssen geeigneten Filteranlagen zugeführt und später fachgerecht entsorgt werden.

Wie kommt man an eine Strahlbox?

Einfach kaufen......

Strahlboxen werden von unterschiedlichen Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen angeboten

.....oder selber bauen. Dem Bau einer Sandstrahlbox ist ein eigenes Kapitel gewidmet.

Sandstrahlbox