KSS wirklich in Echtzeit überwachen

Kühlschmierstoff ist komplex. Die Wechselwirkungen zwischen Material, Emulsion und dem gesamten, sich ständig durch Temperatur und Schmutzeintrag verändernden Bearbeitungsprozess sind riesig. Konzentrationsabweichungen in der Emulsion und Lösungen können Werkzeugstandzeiten erheblich verkürzen, die Bearbeitungsqualität reduzieren und somit die Oberflächengüte der Bauteile schnell negativ beeinflussen.

„Der Zustand des Kühlschmierstoffs ist ein absolut entscheidender Faktor für die Bauteilqualität. Wir empfehlen daher eine zeitgemäße Analyse: Online-Überwachung und letztlich automatische und vor allem präzise Pflege. Deshalb haben wir zusammen mit den Automatisierungs-Experten von Festo ein wirklich bis dato wohl einmaliges KSS-Pflegesystem entwickelt.“ Der Kern, so Industrie-Vertriebsleiter Sébastien Gast, besteht aus den zwei Hauptkomponenten Cutting Fluid Manager und dem Interactive Fluid System. Das Gerät, der Cutting Fluid Manager, sorgt für präzise Messungen von Konzentration, pH-Wert, Leitwert und für das Nachsetzen von Konzentrat und Wasser. Die webbasierte Software des Interactive Fluid Systems visualisiert je nach Einstellung den Ist-Zustand des Kühlschmierstoffs und sendet bei Bedarf entsprechende Informationen per Mail an die Prozessverantwortlichen, Instandhalter oder auch an die Fertigungsleitung.

„Jede noch so kleine Konzentrations-, pH-Wert, Leitwert- oder Füllstandsänderung wird registriert, dokumentiert und gegebenenfalls korrigiert – je nach Einstellung vollautomatisch oder durch das zumindest digitale Quittieren eines Verantwortlichen“, erklärt Anwendungsingenieur Matthias Brüning das Prozedere. Bemerkenswert sei, dass mit einem Cutting Fluid Manager bis zu 10 KSS-autarke Werkzeugmaschinen überwacht und optimal versorgt werden können. „Das System, das die absolute Stabilität des Kühlschmierstoffs verbessert, ist damit tatsächlich ideal für Inseln von Bearbeitungszentren – besonders natürlich, wenn sie mit dem gleichen KSS versorgt werden können“, deutet Matthias Brüning die vorteilhafte, einheitliche Strategie an. Grundsätzlich seien mit dem Cutting Fluid Manager aber Emulsionen und Lösungen handelbar und ganz nach TRGS-611-Vorschrift täglich und wöchentlich mess- und dokumentierbar. „Sie können die Messvorgänge sekündlich programmieren und durchführen. Unser webbasiertes System Interactive Fluid zeichnet sämtliche Veränderungen auf.“

Jede Veränderung, jede Abweichung in der Interactive-Fluid-Software löst nach Angaben von Matthias Brüning direkte Anweisungen für den Anwender, den Technical-Support oder einzelne Instandhalter aus. „Eine der entscheidenden Größen ist natürlich die Konzentration, die sich gerade in der Metallbearbeitung ständig verändert. Praktisch ist deshalb unser Autofill-System, das die Konzentration immer auf dem gleichen, einmal eingestellten Level hält.“ Diese perfekte Niveauregulierung, so Matthias Brüning, ist die Basis für gute Prozesse und somit gut kalkulierbare Standzeiten von Werkzeugen und Kühlschmierstoffen. „Zu Demonstrationszwecken haben wir hier auf der AMB unseren Cutting Fluid Manager alle 5 Minuten aktiv werden lassen. Auch das lässt sich beliebig einstellen. Im Regelfall wird das Autofill-System aktiv, wenn tatsächlich die definierten Toleranzwerte überschritten werden.“ Wichtig sei auch die Erfassung vom Wasser- und Konzentrationsverbrauch, die das Gerät durch die Überwachung der Volumina im Tank registriert und auswertet.

Der Cutting Fluid Manager wird ab Ende 2023 auf dem Markt verfügbar sein. „Der hier auf der AMB vorgestellte Prototyp kommt dem Serienmodell schon sehr nah. Gerade bei den Messwertaufnehmern profitiert das Gerät aber von der jahrzehntelangen Erfahrung aus unserem F&E-Team.“ Die prozessrelevanten Parameter werden nach Angaben von Matthias Brüning mit Online-Sensoren ermittelt und überwacht. „Wir haben sämtliche Top-Technologien integriert. Momentan führen wir noch einige Langzeittests durch, die wir auf jeden Fall noch abwarten wollen.“ Die endgültige Version, so Sébastien Gast, wird auf jeden Fall noch kleiner, kompakter, günstiger und mit einer automatischen Kalibrierung ausgestattet. „Obwohl günstiger gar nicht so einfach ist: Denn wir haben die verschiedenen Sensoren für den Cutting Fluid Manager in der Vergangenheit in aufwendigen Prüfständen unter Stressbedingungen getestet und sind letztlich zu dem Resümee gekommen, dass die teuersten Sensoren tatsächlich auch die Besten sind.“

Dass Total Energies der richtige Partner für industrielle KSS-Aufbereitung und Pflege ist, unterstreicht Sébastien Gast mit den technischen Features, der Online-Überwachung und dem Autofill-System, mit dem Kooperationspartner Festo und vor allem mit dem Konzern-Hintergrund. Demnach arbeiten derzeit weltweit über 105.000 Mitarbeiter für Total Energies. Mit der Metallbearbeitung beschäftigen sich allein 5.000 Mitarbeiter weltweit, davon sind in F&E gut 130 tätig. „Die größte Entwicklung, vor allem für wassermischbare Produkte, befindet sich in Osnabrück, unserer deutschen Zentrale – in der wir eben den Hauptfokus auf die Metallbearbeitung legen“, betont Sébastien Gast.

Für Stähle und NE-Metalle hat Total Energies Folia B7000 im Programm, für Schleifanwendungen G5000. „Unser Biopolymer, welches u.a. als Schmierkomponente dient, ist demnach biobasiert und bioabbaubar. Die neuesten Entwicklungen der wassermischbaren Lösungen aus der Folia-Serie basieren ebenfalls auf dem Konzentrat aus Biopolymer. „Mit Folia A7000 bringen wir jetzt eine spezielle Formulierung für die Aluminiumbearbeitung auf den Markt, die Total Energies schon sehr erfolgreich in Frankreich und Deutschland bei Kunden getestet hat“, berichtet Sébastien Gast. „Auch Folia A7000 hat bereits sämtliche Tests bis zum Patch-Test inklusive dermatologischem Hauttest bei einem externen Labor bestanden.“ In der praktischen Anwendung punktet das A7000 nach Angaben von Matthias Brüning vor allem durch eine abgestimmte Formulierung, dass der wassergemischten Lösung vor allem eine außergewöhnlich starke Schmierfähigkeit verleiht. „Unsere Kunden setzen A7000 aber vor allem ein, weil die technische Performance stimmt.“

Nach Erfahrung von Matthias Brüning können mit A7000 die Werkzeuge in sehr leistungsstarken Zerspanungsprozessen von Aluminiumlegierungen perfekt gekühlt und geschmiert werden. „Es können mit A7000 aber auch andere Metalle bearbeitet werden. Großer Vorteil im Aluminium ist, dass die sonst üblichen gräulichen oder schwarzen Verfärbungen ausbleiben. Das liegt vor allem an dem deutlich niedrigeren pH-Wert von 8,1 gegenüber 9,3“, betont Matthias Brüning, der viele Jahre in der Forschung und Entwicklung von Metallbearbeitungsprodukten zuständig war. Entscheidend bei der Folia-Entwicklung von Total Energies seien aber auch die etwa 20 weiteren Komponenten der wassermischbaren Formulierung – „inklusive bestimmter Additive, die das A7000 tatsächlich zu einer der leistungsfähigsten und stabilsten Kühlschmierstofflösung macht, mit denen ich bis dato zu tun hatte“, resümiert Matthias Brüning. Total Energies ist in der Lage, seinen Kunden sehr genau mitzuteilen, wie viel CO₂-Emissionen und finanzielle Gewinne sie durch die Einführung dieses Produkts erzielen. Das Unternehmen stellt das Produkt nicht nur her, sondern die erfahrenen KSS-Experten unterstützen auch bei Einsparungen des Verbrauchs und bei den Werkzeugen, sowie beim Recycling der Öle und Emulsionen.

Allen Formulierungen gleich sei übrigens neben der Biostabilität und der Mineralölfreiheit ein weiteres kleines Feature: Folia-Lösungen sind durchwegs durchsichtig. Den wassermischbaren, biopolymer-basierten Kühlschmierstoff Folia B7000 empfiehlt Total Energies offiziell vor allem zur leichten bis schwersten Bearbeitung von Stahl und Nichteisenmetallen. Dabei ist die Stabilität unabhängig von der Wasserhärte. B7000 ist geruchsneutral, hautfreundlich und bildet keinen Schaum, ist verträglich mit allen handelsüblichen Elastomeren, Lacken und Maschinenteilen, sollte aber nicht mit Emulsionen vermischt werden. Einsatzkonzentrationen sind grundsätzlich zum Schleifen 5 bis 7 %, für einfache Bearbeitung 7 bis 9 % und für schwere Bearbeitung 7 bis 15  %. „Unsere Bio-Kühlschmierstoffe sind tatsächlich außerordentlich umweltverträglich und effizient im Einsatz.“ Dass Total Energies aber auch sehr gute biobasierte Schneidöle im Programm hat, unterstreicht Sébastien Gast mit den nichtwassermischbaren Valona-Ölen, die auch biobasiert und bioabbaubar sind.