Ausgangssituation

Unter spanender Formgebung wird die Metallbearbeitung mittels Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen oder Honen verstanden. Bei diesen Fertigungsverfahren werden Kühlschmierstoffe (KSS) zum Kühlen, zum Entfernen des Metallabtrags und zur Schmierung eingesetzt. Die Eigenschaften des Kühlschmierstoffs und seine Pflege sind daher entscheidend für kurze Bearbeitungszeiten, die Maßgenauigkeit und die Oberflächenqualität der Erzeugnisse.

Beim Schleifen und Honen wird der KSS durch besonders feine Späne mit einer Partikelgröße von 10 µm oder feiner verunreinigt. Um eine Aufbereitung der verunreinigten Kühlschmierstoffe zu ermöglichen, werden heute Anschwemmfilter eingesetzt. Bei diesem Verfahren der Fest-Flüssig-Trennung wird in einem ersten Schritt ein Filterhilfsmittel auf einem Filtermedium angeschwemmt. Im weiteren Verlauf übernimmt der hierbei gebildete Filterkuchen die Abscheidung der Partikel aus dem KSS.

Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, muss der Filter zyklisch abgereinigt werden. Dazu wird der Filter in umgekehrter Richtung mit Filtrat durchspült. Der hierbei gelöste Filterkuchen wird separat entsorgt.

Projektziele

Der zuvor beschriebene Prozess zur Aufbereitung von Kühlschmierstoffen weist verschiedene Defizite auf. Ein Punkt sind die Kosten für das Filterhilfsmittel sowie der durch dessen Einsatz vermehrt zurückbleibende Schlamm. Da dieser als Sondermüll entsorgt werden muss, wird durch die Verwendung von Filterhilfsmitteln die Umwelt belastet und die Kosten für die Aufbereitung des KSS werden nochmals erhöht.

Zusätzlich lagern sich im Betrieb zunehmend Verunreinigungen am Filtermedium ab, die auch durch Rückspülung nur unzureichend gelöst werden können. Die Standzeit von Filterelementen ist aus diesem Grund begrenzt.

Im Rahmen des Projekts sollen die genannten Defizite überwunden und ein Verfahren zur umweltfreundlichen Aufbereitung von KSS entwickelt werden.

Lösungsansatz

In einem ersten Schritt werden die in der Industrie angewendeten Aufbereitungsprozesse für KSS erfasst und analysiert. Anspruchsvolle Prozesse werden in diesem Rahmen durch Analysen der Partikel und der eingesetzten KSS sowie durch Simulationen und Versuche im Labor-maßstab weitergehend untersucht (s. Bild).

Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wird eine Klassifizierung der Aufbereitungsprozesse durchgeführt. Diese strukturierte Zusammenfassung ermöglicht es den Anwendern bei einer gegebenen Aufbereitungsaufgabe den optimalen Prozess zu definieren.

Im weiteren Verlauf werden die Werkzeuge der Entwicklungsmethodik zur Lösungsfindung eingesetzt. Viel versprechende Lösungsansätze für einen innovativen Aufbereitungsprozess von KSS werden im Anschluss im Versuchsmaßstab verifiziert. Hierzu wird ein modularer Prüfstand entwickelt, der innovative Verfahren abbilden kann, sowie einen Vergleich mit den herkömmlichen Prozessen ermöglicht.