Umweltfreundliche Fertigungstechnik: Trockenbearbeitung, Minimalmengenschmierung

Bearbeitung eines Werkstücks aus AlMgSi0,5 mit Minimalmengenschmierung
Fertigungstechnik beschäftigt sich mit der Herstellung von Fertigteilen aus Rohteilen unter Verwendung von Maschinen und Werkzeugen. Bei Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide wird in der Industrie noch sehr viel Kühlschmierstoff (ca. 850.000 Tonnen/Jahr sind in Deutschland zu entsorgen) eingesetzt, um die Fertigungskosten zu senken. Es ist jedoch seit einiger Zeit bekannt, dass dies ökonomisch wenig sinnvoll ist, da die Kühlschmierstoffkosten 16% der Herstellungskosten ausmachen, während die Werkzeugkosten nur bei 4% liegen.
Neuere Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass der Kühlschmierstoff nicht nur ökologische und ökonomische, sondern auch medizinische Probleme bereitet. So können schon geringe Mengen des Kühlschmierstoffes, die beim Bearbeitungsprozess ständig in die Umwelt gelangen, verschiedene Haut-, Atemwegs- oder sogar Krebserkrankungen verursachen.
Der Verzicht auf Kühlschmierstoffe in Fertigungsverfahren (Trockenbearbeitung) ist jedoch wegen der möglichen Erwärmung des bearbeiteten Bauteils, des thermischen Maschinenverhaltens sowie des Adhäsionsverhaltens von Schneidstoff und Werkstoff ebenfalls in vielen Fällen problematisch. Das Adhäsionsverhalten kann sogar dazu führen, dass eine Trockenbearbeitung gar nicht möglich ist.

Mit dem Ziel der Entwicklung umweltverträglicher und effizienter Fertigungsverfahren haben sich Forscher aus den Fachbereichen Maschinenbau, Chemieingenieurwesen und Physikalische Technik zu einem Forschungsschwerpunkt zusammengeschlossen. Die komplexe Problemstruktur erfordert die Bündelung der Kompetenzen in Fertigung, Prozesssimulation sowie chemischer und physikalischer Materialanalyse (Analyse der Schneidstoffe und Schneidstoffbeschichtungen, Analyse der bei der Minimalmengenschmierung anfallenden Öle, Aerosole und Dämpfe).
Neben der Optimierung von Verfahren mit Trockenbearbeitung wurde eine innovative Technologie mit Minimalmengenschmierung (Schmiermittelverbrauch < 50ml/h) entwickelt und optimiert, bei dem ein Luft-Ölgemisch aus umweltfreundlichen Esterölen oder Fettalkoholen eingesetzt wird.

Die folgende Aufstellung nennt weitere Projekte, die im Rahmen des Forschungsschwerpunkts durchgeführt wurden:
- Einhaltung der Form- und Lagetoleranzen bei der Trockenbearbeitung
- Untersuchungen der Schneidstoffe sowie der Schneidstoffbeschichtung vor und nach der Bearbeitung
- Tieflochbohren mit Minimalmengenschmierung
- Simulation des Wärmeflusses bei der Trockenbearbeitung
- Analyse der bei der Trockenbearbeitung entstehenden Aerosole und Dämpfe

In den Jahren 2000 bis 2003 wurden die Aktivitäten des Forschungsschwerpunktes durch das Ministerium für Wissenschaft und Forschung finanziell unterstützt.

 

Ansprechpartner



Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rinker

Fachbereich Maschinenbau
Stegerwaldstraße 39
48565 Steinfurt, Raum: N 120
Tel: 02551 9-62249
Fax: 02551 9-62249

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rinker


 

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