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Schaumarme Kühlschmierstoffe mit vollentsalztem Wasser

10.11.2008
Die Einzelkomponenten von Industrie-Lasern werden mit höchster Präzision gefertigt und in Reinräumen montiert. Selbst kleinste Rückstände wie Metallsalze aus der Kühlschmierstoffemulsion müssen als mögliche Fehlerquelle bei der Endmontage ausgeschlossen werden. Dazu stellte der Laserhersteller Trumpf die Kühlschmierstoffversorgung komplett auf einen Kühlschmierstoff um, der mit vollentsalztem Wasser gemischt werden kann.

Bei der Inbetriebnahme von neuen CO2-Lasern trat in der Vergangenheit immer wieder das Problem auf, dass sich winzige Schmutzpartikel aus den frisch montierten Bauteilen des Strahlenerzeugers ablösten, sobald das Edelgasgemisch in den Laser geleitet wurde. Diese Partikel setzten sich auf den Oberflächen der in dem Laser befindlichen Spiegel ab. Während der Inbetriebnahme verdampften diese Partikel, jedoch beanspruchte diese Form der Selbstreinigung eine lange Zeit. Außerdem bestand bei einer zu hohen Menge von Partikeln die Gefahr, dass sich einige Partikelreste in den Spiegeloberflächen einbrannten und die Funktionsweise und Lebensdauer der Laserköpfe beeinträchtigten, die gegen Restverschmutzung extrem empfindlich sind.

Die Partikel wurden aus den vorangegangenen Bearbeitungsschritten der aus hochfesten Aluminiumknetlegierungen hergestellten Laserbauteile in die Reinraummontage verschleppt. Durch die Analyse der Partikel mit dem Elektronenrastermikroskop stellte sich heraus, dass es sich bei den Rückständen um Metallsalze aus dem Stadtwasser handelte, mit dem der wassermischbare Kühlschmierstoff für die Zerspanung angesetzt worden war.

Starke Schaumbildung führte zu Maschinenstillstand

Um die Ablagerung der Partikel von vornherein auszuschließen, wollte man bei Trumpf fortan auf Stadtwasser verzichten und bereits den Erstansatz der Kühlschmierstoffemulsion mit vollentsalztem Wasser vornehmen. Der bisher eingesetzte Kühlschmierstoff bewirkte jedoch eine sehr starke Schaumbildung, die zur Folge hatte, dass die Bearbeitungsmaschinen kollabierten. Auch der Einsatz von Entschäumern wäre keine befriedigende Lösung gewesen, weil solche Additive Silikate und damit zusätzliche potenzielle Störfaktoren enthalten und die Produktion verteuert hätten.

Als gut geeignet stellte sich bei Trumpf schließlich der Kühlschmierstoff Multan 97-10 von Henkel heraus, ein speziell für die Aluminiumzerspanung entwickeltes borfreies Produkt, das auf einem patentierten Emulgatorkonzept basiert. Es ließ sich auf Anhieb ohne jegliche Additive schaumfrei mit VE-Wasser ansetzen. Die feindisperse Kühlschmierstoff-Emulsion ermöglicht hohe Zerspanungsleistungen bei sehr niedrigem Verbrauch und zeichnet sich durch eine exzellente Spülwirkung aus. Späne und Bearbeitungsrückstände werden gründlich weggespült, die Bauteile und Anlagen bei Trumpf sind seither deutlich sauberer. Auch das ausgezeichnete Abtropfverhalten der Emulsion trägt zu einer höheren Sauberkeit der Komponenten schon vor der Endreinigung bei.

Multan 97-10 ist inzwischen seit zwei Jahren in der gesamten Produktion der CO2-Laser-Komponenten erfolgreich im Einsatz. Messungen haben ergeben, dass die Partikelbelastung um 90%reduziert wurde. Das ursprüngliche Ziel, die Partikelverschmutzung bereits in der Bauteilefertigung auszuschließen, konnte damit dauerhaft verwirklicht werden.

Multan 97-10 bietet Vorteile beim Arbeitsschutz

Auch in puncto Arbeitsschutz ist man bei Trumpf mit dem Einsatz von Multan 97-10 hochzufrieden. Da Kühlschmierstoffe im Allgemeinen als eine der Hauptursachen von Hauterkrankungen in der Metallindustrie gelten, hat Henkel bei der Entwicklung des Produktes umfangreiche dermatologische Testreihen unter praxisnahen Bedingungen durchgeführt, um eine optimale Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Der Einsatz der Kühlschmierstoffe bei Trumpf wurde durch den Betriebsarzt und die Hautklinik Canstatt überprüft, die das Produkt ohne Beanstandungen freigegeben haben. Auch die niedrige Anwendungskonzentration von höchstens 7% und die bakterielle Stabilität der Emulsion tragen zur Hautverträglichkeit der Emulsion bei.

Im Vergleich mit dem Vorgängerprodukt haben sich die Standzeiten in den Maschinen und Anlagen bei Trumpf und damit auch die Wirtschaftlichkeit des Dreischichtbetriebes deutlich erhöht. Durch den neuen Kühlschmierstoff ist die Sicherheit der Prozesse stets gewährleistet. Henkel kontrolliert wöchentlich durch einen eigenen Servicemitarbeiter die Emulsion, um die optimalen Einsatzwerte der Emulsion in den Maschinen und die Sicherheit der Prozesse aufrechtzuerhalten.

Im Endeffekt hat sich der Wechsel des Kühlschmierstoffs für Trumpf ausgezahlt. Die ausschließliche Verwendung von VE-Wasser für die Emulsion bewirkt eine höhere Reinheit der Fertigungsteile. Dadurch ließ sich die Inbetriebnahme der Lasersysteme deutlich verkürzen und deren Qualität nachhaltig sichern.

Dipl.-Chem. Brian-James Rothwell ist Produktmanager Kühlschmierstoffe und Reiniger der Henkel AG & Co. KGaA in Düsseldorf.

Brian-James Rothwell | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/mmmaintainer/fluidmanagement/kuehlundschmierstoffe/articles/153620/

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