Spanende Metallbearbeitung revolutioniert


Sowohl als Kühlschmierstoff wie auch als Betriebsstoff für die Hydraulik lässt sich ein neues Universalfluid für die Werkzeugmaschine einsetzen. Das mit Unterstützung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe entwickelte Pflanzenölprodukt verknüpft nicht nur zwei bislang unvereinbare Anwendungsbereiche, sondern bietet auch besondere Vorteile für die Umwelt – es ist schnell biologisch abbaubar und nicht Wasser gefährdend. Das Interesse der Industrie bestätigt seine Qualität: Daimler Chrysler lässt bereits LKW-Pleuel damit herstellen.

An etwa einer Million Werkzeugmaschinen werden in Deutschland Metalle bearbeitet. Ohne Kühlschmierstoffe wäre eine spanende Metallbearbeitung nicht möglich. Aber nicht nur der Produktionsstoff, sondern auch verschiedene Betriebsstoffe sind für den Werkzeugmaschinenbetrieb erforderlich: Hydrauliköl, Getriebeöl, Bettbahnöl. In allen Bereichen kommen bislang unterschiedliche (zumeist Mineralöl-) -Produkte zum Einsatz. Insgesamt ist die Werkzeugmaschine das zweitgrößte Anwendungsgebiet für Schmierstoffe nach dem Automobil – allein in Deutschland etwa 180.000 Tonnen pro Jahr.
Für die Funktionsfähigkeit, d. h. die „Lebensdauer“ des Kühlschmierstoffs, aber auch für die Umwelt und die Gesundheit der Arbeiter ist es bisher immer kritisch, dass kontinuierlich und unvermeidlich mehr oder minder große Anteile Hydrauliköl in die Bearbeitungsflüssigkeit gelangen. Ein Gemisch entsteht, das nicht nur schwer zu reinigen bzw. zu entsorgen ist, sondern auch den gesamten Metallbearbeitungsvorgang in Mitleidenschaft ziehen kann.
Insgesamt ist dies ein wichtiger Grund dafür, dass die mechanische Oberflächenbearbeitung allgemein als komplexes, bislang ungelöstes Umweltproblem aufgefasst wird.
Ein Universalfluid – für die Kühlschmierung und als Betriebsstoff gleichermaßen einsetzbar – könnte die Lösung für die spanende Metallbearbeitung bringen, dachten sich die Chemiker der FUCHS DEA Schmierstoffe GmbH. Auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt, könnte das Öl zudem biologisch abbaubar und bei geeigneter Additivierung sogar nicht Wasser gefährdend sein.
lm Verbund mit dem Institut für Fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, der Alfing Kessler GmbH und der SurTec GmbH starteten sie den Versuch, ein derartiges Mehrzweck-Esteröl zu entwickeln und in seiner Anwendung zu erproben.
Dabei war es das besonders anspruchsvolle Ziel, ein Fluid mit sehr niedriger Viskosität darzustellen. Denn nur mit einem sehr dünnflüssigen Öl können die vielfältigen Anforderungen einer modernen verketteten Metallbearbeitung erfüllt und die dominierenden, aber sehr umweltproblematischen wassergemischten Kühlschmierstoffe ersetzt werden: Mit dem Universalfluid als Zielprodukt sollten etwa 80% aller Zerspanungsvorgänge durchgeführt werden können.
Mit der Entwicklung des Universalöles allein war das Problem nicht zu lösen. Ebenso nötig waren die Anpassung der hydraulischen Komponenten einer Metallbearbeitungsmaschine an das neue niedrigviskose Fluid sowie – für eine verbesserte Recyclingfähigkeit – die Entwicklung einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit. Denn auch um die öligen Metallteile vom neuen Öl zu reinigen, musste erst die geeignete Flüssigkeit gefunden werden. Das Projekt war also ein echtes „Verbundvorhaben“.
Noch vor Abschluss des Vorhabens konnten die Verbundpartner entscheidende Erfolge verbuchen. "Unifluid 10″ heißt das Resultat ihrer Arbeiten, das die Standards nach DIN 51524 und VDMA 24568 erfüllt und zudem als nicht Wasser gefährdend eingestuft wurde. In – gegenüber bisher eingesetzten Flügelzellenpumpen kaum teureren – Axialkolbenpumpen ließ es sich so problemlos einsetzen, dass Daimler Chrysler mittlerweile eine 50-Kubikmeter-Anlage für die Herstellung von LKW-Pleuel darauf umgerüstet hat: Nur noch eine Flüssigkeit für Metallbearbeitung und Hydrauliksystem.

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
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Dr. Torsten Gabriel idw

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