Nassbearbeitung, Kühlschmierstoffe, spanende Fertigung

Kühlschmierstoffe sind auch in Zukunft in vielen Fällen nicht aus der spanenden Fertigung wegzudenken. - Bild: Oemeta

Keine Frage: Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung sind auf dem Vormarsch. Beide Methoden sind in vielen Fällen mittlerweile technisch möglich und helfen dabei, Kosten zu sparen. Wird die Nassbearbeitung also sterben?

„Schleifoperationen werden auch in Zukunft nur nass erfolgen. Anders lassen sich die Späne und Temperatur nicht abtransportieren. Gleiches gilt für das Tieflochbohren. Alle anderen Verfahren lassen sich technologisch auch trocken oder mit Minimalmengenschmierung bearbeiten. Die Frage ist dann allerdings, ob dies auch wirtschaftlich immer sinnvoll ist“, berichtet Stefan Joksch, Technischer Leiter bei Oemeta Chemische Werke.

Nachteile der Trockenbearbeitung

Problematisch seien die Trockenbearbeitung und MMS auch bei hochwarmfesten Legierungen oder Titan. „Bei diesen Materialien wird der Kühlschmierstoff für den Abtransport der Wärme aus der Bearbeitungszone benötigt“, so Joksch. Zudem werde die Hochdruckkühlung in vielen Fällen auch benötigt, um an der Schneide den Spanbruch zu optimieren.

Theoretisch ginge auch hier die Trockenbearbeitung oder MMS, sie macht allerdings aus ökonomischer Sicht keinen Sinn und ist weniger sicher. Joksch geht davon aus, dass bei der Bearbeitung hochwarmfester Legierungen und Titan auch weiterhin mit der Überflutungskühlung gearbeitet wird. In fernerer Zukunft sei auch die kryogene Kühlung mit flüssigen Gasen eine Option. Derzeit allerdings stünden Nutzen und Aufwand in keinem vertretbaren Verhältnis.

Trend zu Trockenbearbeitung in der Automobilindustrie

Trotzdem geht der Trend seiner Einschätzung nach weiter hin zu Trockenbearbeitung und MMS, wenn auch nicht mehr ganz so schnell wie in den vergangenen Jahren. Allerdings lasse sich das Tempo nicht vereinheitlichen. In der deutschen Automobilindustrie sei der Volkswagen-Konzern Vorreiter in Sachen Trockenbearbeitung und MMS.

Bei Daimler und BMW werde dagegen weiterhin vorwiegend auf die Nassbearbeitung gesetzt. „Die Aufteilung wird sich auf ein Gleichgewicht der unterschiedlichen Bearbeitungsmethoden einpendeln und sich alle fünf bis zehn Jahre korrigieren“, glaubt Joksch.

Neue Vorschriften des Gesetzgebers für Kühlschmierstoffe

Dr. Stephan Baumgärtel, Verband Schmierstoff-Industrie (VSI)
Dr. Stephan Baumgärtel, Geschäftsführer beim Verband Schmierstoff-Industrie. - Bild: VSI

Die Nassbearbeitung ist also längst nicht tot und für zusätzliche Arbeit sorgt der Gesetzgeber mit immer neuen Vorschriften. Ein aktuelles Beispiel ist das Chemikaliengesetz REACH. So kommen in aktuellen Kühlschmierstoffen Biozide vor, die potenziell krebserzeugendes Formaldehyd freisetzen können. Diese Biozide werden sich in Kühlschmierstoffen nicht mehr einsetzen lassen.

„Vorschriften wie REACH werden dafür sorgen, dass wir die Rezeptur der Kühlschmierstoffe ständig anpassen müssen“, so Joksch. Sein Unternehmen versuche sich bereits an Kühlschmierstoffen, die ohne Biozide auskommen. Allerdings würden Ersatzstoffe dann unter Umständen dazu führen, dass sich die Eigenschaften des KSS beispielsweise mit Blick auf die Schaumbildung verschlechtern. Weniger problematisch sei hingegen der Einsatz von Borsäure.

„In Zusammenarbeit mit der Berufsgenossenschaft hat unsere Branche einen Weg gefunden, Borsäure nur noch in sehr geringer Konzentration einzusetzen. Der Kühlschmierstoff kann also weiterhin eingesetzt werden“, so Joksch.

Trockenbearbeitung kann gesundheitsschädlich sein

Umfangreiche Erfahrungen mit der Trockenbearbeitung und der Minimalmengenschmierung hat in den letzten Jahren die Automobilindustrie gesammelt. Bald wurde klar, dass diese Verfahren in der Praxis nicht nur Vorteile haben. Probleme gibt es immer wieder bei der unzureichenden Spänebafuhr und bei der teilweise aufwendigen Reinigung der Teile.

Auf ein weiteres Problem verweist Dr. Stephan Baumgärtel, Geschäftsführer beim Verband Schmierstoff-Industrie (VSI): „Bei der Bearbeitung können Metallstäube entstehen. Dabei sind einige Metalle als gefährlich für die menschliche Gesundheit eingestuft und es kann daher besonders beim Einatmen dieser Stäube zu einer gesundheitlichen Gefährdung der Werker kommen“, gibt er zu bedenken. Die Maschinen sollten daher vollverkapselt sein und über eine entsprechende Absaugung verfügen. In jedem Fall gibt es einen erhöhten Aufwand für die Arbeitssicherheit.

„Es gibt immer mehr Firmen, die auf die Trockenbearbeitung setzen. Einigen davon ist diese Problematik aber nicht bewusst“, so Baumgärtel weiter. So gebe es bei der Trockenbearbeitung immer kleinste abrasive Partikel, die in die Umgebungsluft gelangen würden. Diese werden hingegen bei der Nassbearbeitung vom Kühlschmierstoff aufgenommen und anschließend ausgefiltert. Ohnehin sei die Nassbearbeitung zwingend, wenn große thermische Belastungen entstehen. Dies ist bei Speziallegierungen und hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten der Fall.