Der Dreifach-Effekt von Kühlschmierstoffen

Die Lösung zum Optimieren von Bearbeitungsprozessen in der Luftfahrtindustrie liegt auch im Einsatz spezieller Kühlschmierstoffe (KSS). Die Hersteller von Flugzeugbauteilen setzen immer mehr auf innovative Leichtbauwerkstoffe wie carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), Aluminium und Titan – mit dem klaren Ziel, effizientere, kerosineinsparende Flugzeuge zu bauen. Von höchster Priorität in der Fertigung ist neben der Prozesssicherheit und genauen Taktung der Prozesse insbesondere die Bauteilqualität. Entsteht zum Beispiel bei der Bearbeitung zu viel Hitze, können Mikrorisse, Fleckenbildung oder Restporösitäten an den bearbeiteten Bauteilen auftreten und vorgegebene Fertigungstoleranzen nicht eingehalten werden. Die Konsequenz: Ein hoher Ausschuss, der – ebenso wie zu schnell verschleißende Werkzeugmaschinen – die Kosten in die Höhe treibt. Und wenn aufgrund fehlerhafter oder fehlender Bauteile der Flugzeugbau sogar ganz zum Erliegen kommt, entstehen für alle ab diesem Zeitpunkt in der Fertigungs- und Zuliefererkette Beteiligten in Kürze immense Kosten.

Für qualitativ und wirtschaftlich beste Ergebnisse ist deshalb einerseits die genaue Kenntnis des Fertigungsprozesses und der resultierenden Bauteileigenschaften beim Herstellen sicherheitskritischer Flugzeugbauteile unverzichtbar. Andererseits liegt die Lösung zum Optimieren des Bearbeitungsprozesses aber auch im Einsatz spezieller Kühlschmierstoffe. Mit Spezial-KSS werden bei Zerspanungsprozessen nachweislich geringere Abweichungen und eine erhöhte Maßhaltigkeit erreicht. Sie tragen zum signifikanten Verbessern der Oberflächengüte bei, reduzieren den Nachbearbeitungsaufwand und erhöhen die Bauteilqualität. Ein zusätzlicher, ganz entscheidender Vorteil für Hersteller entsteht auf der Seite der Werkzeugmaschinen. Mit dem Einsatz von speziellen Kühlschmierstoffen werden wesentlich bessere Werkzeugstandzeiten erreicht, wodurch die Ausgaben für Werkzeuge sinken. Besonders bei den in der Luftfahrtindustrie bearbeiteten hochfesten Werkstoffen wie Titan oder Nickelbasislegierungen ist das ein entscheidender Kostenfaktor. Denn hier verursachen Zerspanungsoperationen häufig sehr hohe Werkzeugkosten.

Ob fräsen, drehen, bohren oder schleifen von Bauteilen für Rumpf, Rippen, Turbinen, Fahrwerk oder Tragflächen: „Dass Kühlschmierstoffe bei allen klassischen Zerspanungsarbeiten in der Luftfahrtindustrie eingesetzt werden, ist üblich“, schildert Daniele Kleinmann, Leiterin Produktmanagement Kühlschmierstoffe bei Rhenus Lub. „Maßgeblich ist jedoch die Auswahl des richtigen Kühlschmierstoffs. Erst dann erreichen Fertiger höchste Produktionssicherheit und verbesserte Qualität bei mehr produktiven Zeiten.“ Als einer der führenden Schmierstoffhersteller verfügt Rhenus Lub über mehr als 20 Jahre Branchenexpertise in der Luftfahrtindustrie. Erfahrung, die dabei hilft, die passenden Produkte für die vielfältigen Operationen und Materialien in dieser anspruchsvollen Branche zu entwickeln und Kunden zuverlässig zu beraten.

Wie wichtig das ist, verdeutlicht Jörg Kummerow, Leiter Vertrieb Kühlschmierstoffe Deutschland Süd und Spezialist für die Luftfahrtbranche bei Rhenus Lub, am Herstellungsprozess einer Turbine: „Turbinenschaufeln aus Nickelbasislegierungen, zum Beispiel Inconel 718, Lüfterscheiben aus Titan und Motorgehäuse aus Waspaloy werden alle unterschiedlich zerspant. Um jeden Bearbeitungsprozess durch den richtigen Kühlschmierstoff zu optimieren, ist es wichtig, alle Faktoren zu berücksichtigen. Expertise ist daher unser Schlüssel zum Erfolg. Denn nur, wenn wir alles über den Fertigungsprozess und die Eigen-schaften von Materialien und Bauteilen wissen, können wir passgenau auswählen.“

Beispielsweise sollte ein Kühlschmierstoff für die Zerspanung von Nickelbasislegierungen wie Inconel oder Waspaloy besonders effektive Schmiereigenschaften aufweisen. Bei der Titanzerspanung kommt es auf eine leistungsstarke Kombination von Kühl- und Schmierwirkung an – hier empfiehlt sich besonders rhenus TU 560. Genau das ermitteln die Experten von Rhenus Lub durch intensive Abstimmung von Werkzeugmaschine, Werkzeugen und KSS, um letztlich den Kunden substanziell und nachhaltig weiterzubringen.

Für das Verwenden von KSS bei der Produktion einiger Bauteile stellen Flugzeughersteller klar spezifizierte Anforderungen an die Hochleistungsschmierstoffe. Dazu zählen:

• Lange Standzeiten, um wirtschaftlich bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.
• Ein wirtschaftliches Ablaufverhalten, das einen effizienten Verbrauch des Kühlschmierstoffs gewährleistet.
• Ein gutes Wasch- und Spülvermögen, das die Sauberkeit von Bauteilen sowie Maschinen verbessert.

Häufig darf ein KSS erst verwendet werden, wenn er eine sogenannte Luftfahrtfreigabe vorweisen kann. „Für eine Freigabe werden unsere Kühlschmierstoffe in Kombination mit den Werkstoffen genauestens geprüft, dass sie keine Schäden an Bauteilen verursachen, die zum Ausschuss führen würden“, erläutert der Luftfahrtexperte Kummerow. Durch das Procedere der Luftfahrtfreigaben können sowohl Zulieferer als auch Hersteller sichergehen, dass die eingesetzten Kühlschmierstoffe keine negativen Auswirkungen auf die verarbeiteten Materialien haben. Eine Vielzahl der Hochleistungsschmierstoffe von Rhenus Lub verfügt über solche Freigaben verschiedener Branchenvorreiter wie Airbus, Rolls-Royce, MTU, Safran, Premium Aerotec oder Embraer. „Und wir sind im ständigen Ausbau unserer Freigaben“, fügt Kleinmann hinzu.

Auch in puncto Sicherheit und Schutz zeigt der Einsatz von Kühlschmierstoffen positive Resonanz – besonders bei der Composite-Bearbeitung. Sie erfolgt in der Regel trocken, was erhebliche Nachteile aufweist: Unter anderem kurze Werkzeugstand-zeiten, unzureichende Bauteilqualität und gesundheitsschädliche Feinstaubbildung. Auch hier bietet Rhenus Lub mit seinen Spezial-KSS rhenus XT 46 FC und rhenus XY 190 FC für die Nassbearbeitung von Carbon und anderen kombinierten Leicht-werkstoffen passende Lösungen.

Beim Zerspanen wird freigesetzter Feinstaub automatisch durch den Kühlschmierstoff gebündelt und weggespült. Das erspart zusätzliche Abluft- und Filteranlagen, die beim trockenen Zerspanen installiert werden müssten – eine kostenintensive Ausstat-tung, die für ausreichenden Schutz vor Faserstaub jedoch notwendig und vorgeschrieben ist.

Zudem tragen bei vielen KSS von Rhenus Lub die gute Hautverträglichkeit, der Verzicht auf SVHC-Inhaltsstoffe sowie auf GHS-Piktogramme und die Einordnung in die Wassergefährdungsklasse 1 zum Umwelt- und Arbeitsschutz und damit zu hoher Akzeptanz in der Luftfahrtindustrie bei. „Außerdem werden in der Luftfahrt gerne Kühlschmierstoffe eingesetzt, die keine Bor-säure und kein Formaldehyd enthalten. Denn diese Stoffe können ebenfalls gesundheitsschädlich sein“, ergänzt Kummerow.

Vom Einsatz beim Zerspanen der stabilen Leichtwerkstoffe über die Verbesserung für mikrometergenaues Fräsen bis zum leichteren Handling bei letzten Montagearbeiten begleiten Hochleistungsschmierstoffe von Rhenus Lub den gesamten Fertigungsweg eines Flugzeugs. So tragen die Kühlschmierstoffe einen erheblichen Anteil zur Qualitätssicherung der Flugzeugbauteile bei und sichern Herstellern sowie Zulieferern wirtschaftliche Einsparungen, die sie wettbewerbsfähiger machen.

rk