Die Lehmann-UMT-Feinstfilteranlage bei Berliner Glas.

Filtertechnik

Saubere Sache: hochkomplexe Feinstfiltration

Ob Glaskeramik oder Werkzeuge aus Hartmetall: Die Highend-Lösungen des sächsischen Filterspezialisten Lehmann-UMT unterstützen die hochpräzise Fertigung.

Kühlschmierstoffe, wie zum Beispiel Schleiföle, sind gängige Hilfsstoffe der Fertigung. Doch der vermeintliche Hilfsstoff hat es in sich, wenn die Beladung mit Abtrag nicht gefiltert wird: Es entsteht eine abrasive Flüssigkeit, die die Produktqualität mindert - ein echtes Problem für hochpräzise Fertigungen und eine typische Aufgabe für den Filterspezialisten Lehmann-UMT.

Schleifen von Glas und Keramik

Im ersten Fall geht es um das Schleifen von Glas, Glaskeramik und Hochleistungskeramiken bei Berliner Glas. Typische Produkte sind kundenspezifische Chucks, Präzisionsstrukturbauteile, Referenzspiegel sowie Stage- und Optikmodule, die in komplexen Anlagen für die Chipherstellung eingesetzt werden. Maßhaltigkeiten liegen dabei unter 10 nm, für die neueste Gerätegeneration spricht man von unter 5 bis 3 nm. Die Verwendung von Hochleistungs(Glas-)keramiken ist hier zwingend, weil sie sich durch äußerst geringen Ausdehnungskoeffizienten, gute Materialhomogenität, Langzeitstabilität sowie kaum schwankende mechanische Eigenschaften auszeichnen. Allerdings sind diese Keramiken extrem hart und damit anspruchsvoll in der Bearbeitung.

Auf speziellen CNC-Maschinen erhält ein keramischer Rohling durch Schleifen, Läppen und Polieren die nötige Formgebung mit geschliffenen Funktionskanten oder Leichtgewichtsstrukturen in der geforderten Endqualität. Berliner Glas verwendet dazu Diamant-besetzte Schleifstifte und Schleifscheiben in verschiedensten Konfigurationen, die mittels Hochleistungsschleiföl, z.B. von der Firma Oelheld, innen und außen gekühlt werden. Gleichzeitig führt das dünnflüssige Schleiföl den Glas- oder Keramikabtrag vom Werkstück ab.

Um das Schleiföl weiter verwenden zu können, muss der Abtrag aus dem Medium entfernt werden. Trotz verschiedener Versuche im eigenen Haus konnte Berliner Glas weder ein zur sauberen Produktion passendes Verfahren noch die gewünschte Filtergüte erreichen, geschweige denn einen echten geschlossenen Kreislauf für das Öl.

Dauerhaft feinste Filtrationsergebnisse

Die Alternative fand das Unternehmen bei den Spezialisten von Lehmann-UMT: Herausfordernde Lösungen in der Feinstfiltration für Hochleistungsproduktionsprozesse sind ein Kerngeschäft des Unternehmens aus Pöhl. Nach eingehender Analyse hat Lehmann-UMT im Technikum durch zahlreiche Testanwendungen sowie Filtrationsversuche mit verschiedenen Filtrationsebenen und Kombinationen an Filtertechniken schließlich eine Lösung gefunden, wie man die gewünschten Feinstfiltrationsergebnisse valide und dauerhaft erreichen kann.

Es entstand eine Öl-Feinstfilteranlage, die ohne den Einsatz von Filterhilfsstoffen die geforderte Filte-feinheit von 2 - 3 μm in der Vollstromfiltration erreicht. Über das 3-stufige System werden pro Minute 100 bis 400 l Schleiföl geleitet, gefiltert und wieder der CNC-Maschine im geschlossenen Kreislauf zugeführt.

Wie Herr Pisch, Prozessingenieur des Fachbereiches bei Berliner Glas, ausführt, ist die anlagentechnische Ergänzung der CNC-Maschinen durch das Filtersystem eine Art „Zusammenwachsen“ und ein großer Schritt zu mehr Produktionsleistung. Die Feinstfilteranlage der Lehmann-UMT ermöglicht ein kontinuierliches Fahren der CNC-Maschinen und damit letztlich einen höheren Output des Unternehmens ohne qualitative Einbußen. Das gelte vor allem mit Blick auf Wiederholbarkeit und Genauigkeit bei den Produktionsergebnissen. Längere Maschinenstandzeiten sind ein zusätzliches Plus.

Genauigkeit

... ist das geeignete Stichwort, um zum zweiten Fall überzuleiten – dem Anfertigen und Nachschleifen von Bohrern und Fräsern für Industrieanwendungen aus Vollhartmetall beim Werkzeugschleifzentrum Erzgebirge (WSZE). Besonders dann, wenn es um kleinste Bauteile und „Mikrowerkzeuge“ von einem, drei oder fünf Millimetern Durchmesser geht, hat sich das Unternehmen in den letzten Jahren einen Namen gemacht.
Wie zu erwarten, wird auch auf den CNC-Maschinen des WSZE Schleiföl beim Bearbeitungsvorgang eingesetzt, um neben den Kühlaufgaben die Abfuhr metallener Kleinstpartikel oder Partikel der Beschichtungen sicherzustellen.

„Genauigkeit“ geht an dieser Stelle soweit, dass das Schleiföl sogar auf Temperatur gehalten wird, die sich nur im Bereich von 0,5° K vom Zielbereich entfernen darf. Drehzahl, Schnittwerte und Vorschub der CNC-Maschinen sind hierauf abgestimmt, um so die erforderlichen Messwerte beim Endprodukt zu erreichen. Damit ist es ebenso wichtig, das Schneidöl von den Partikeln zu reinigen, um beständig gleichbleibende Produktqualität vorweisen zu können. Es hat sich bei WSZE mittlerweile erwiesen, dass der „Hilfsstoff“ Schleiföl durch den Einsatz des neuen Filtersystems eine projektierte Einsatzzeit von größer 5 Jahren erreichen wird.

Feinstfiltration lohnt sich

Generell lässt sich folgern, dass sich die genauere Betrachtung des „Hilfsstoffes“ Schleiföl und seiner Feinstfiltration definitiv lohnt. Beide Anwenderunternehmen bescheinigen den Lehmann-UMT Anlagen, dass nicht nur die Feinstfiltrationsergebnisse im jeweiligen Zielbereich liegen, sondern zusätzlich Kosten reduziert werden können: Das gereinigte Schleiföl bleibt länger in Verwendung, behält seine Eigenschaften und verlängert die Standzeit der Werkzeuge und Maschinen. Die Investition in eine Feinstfilteranlage amortisiert sich dadurch und über perfekte Produktqualität innerhalb kürzester Zeit.

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