Kühlschmierstoff-Konzepte

Punktgenauer Kühlstrahl erzielt beste Wirkung

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Ein Ansatz zur gänzlichen Vermeidung des Kühlschmierstoff-Einsatzes ist die Trockenbearbeitung, bei der entweder die eingeschränkte Kühlung durch Luft realisiert oder auf eine Kühlung vollständig verzichtet wird. Haas bietet dafür gleich zwei Lösungen. Bei der externen automatischen Druckluftzufuhr wird ein konstanter Druckluftstrom auf das Schneidwerkzeug gerichtet, um die Späne wegzublasen. Alternativ kann die Luft auch durch die Spindel zugeführt werden. Dabei wird der Luftstrom mit hohem Druck und großer Durchflussmenge durch das Werkzeug hindurch auf die Schnittkante gerichtet.

Kryogene Kühlung ist derzeit am Anfang der Implementierungsphase

Für Diskussionsstoff sorgt schon seit mehreren Jahren die kryogene Kühlung, entweder mit Stickstoff oder mit Kohlendioxid. Aktuell die Nase vorn hat das CO2-Konzept, welches die Walter AG und die Starrag-Gruppe in einer Technologiepartnerschaft entwickelt haben. Aber trotz der enormen Vorteile – bei den Unternehmen nennt man je nach Anwendungsfall Produktivitätssteigerungen bis 70 % und Stand­zeitsteigerungen bis 100 % – gibt es noch keinen Endkunden, der die kryogene Kühlung in der Serienfertigung im Einsatz hat. „Wir stehen derzeit am Anfang der Implementierungsphase”, berichtet Thomas Schaarschmidt, Segment Manager Energy Business & Application Development bei der Walter AG.

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Drei konkrete Projekte würden momentan laufen. Dabei geht es um die Bearbeitung von Turbinenschaufeln aus nicht rostendem Stahl X20Cr13, die Turboladerfertigung und das Bearbeiten von Strukturbauteilen aus Ti64 bei einem Aerospace-Kunden. Die besten Realisierungschancen sieht Schaarschmidt bei der Turbinenschaufelfertigung. „Dort lassen sich nach bisherigen Erkenntnissen die größten Potenziale abschöpfen. Bearbeitungsstrategien, Maschinenkonzepte, Materialien, zerspantes Volumen, Stückzahlen und eingesetzte Werkzeugsysteme sind für die kryogene Kühlung prädestiniert.”

Frage der Arbeitssicherheit muss noch geklärt werden

Laut Einschätzung des Experten ist die kryogene Zerspanung vor allem für die Luftfahrtindustrie und den Energiesektor interessant. „Aber auch in der Automobilindustrie erwarten wir Anwendungen, bei denen die kryogene Kühlung bei entsprechend angepasster Bearbeitungsstrategie Standzeitvorteile bringt.” Spezifische Bauteile seien Strukturbauteile, Turbinenschaufeln und Turbolader. „Hinsichtlich der Materialien sehen wir großes Potenzial bei Titanlegierungen wie TiAl6V4, martensitisch und austenitisch rostfreien Stählen sowie hochwarmfestem Stahlguss.”

Warum es dennoch mit der Umsetzung stockt, erklärt Schaarschmidt so: „Die Hemmnisse liegen meines Erachtens in der fehlenden Risikobereitschaft eines Technologiepioniers, der bei der Entwicklung zur finalen Serienreife beiträgt. Um diesen zu finden, muss noch die ein oder andere Fragestellung beantwortet werden.” Damit meint er beispielsweise die Bereitstellung des CO2. Die Zuführung aus Flaschen könne für eine Großserienfertigung keine langfristige Lösung sein. „Dazu sind wir bereits in Kontakt mit den entsprechenden Gaslieferanten.”

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