Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bislang beim Langdrehen unverzichtbare, mineral\u00f6lbasierte K\u00fchlschmierstoffe sind sowohl im Rahmen ihres Einsatzes als auch bez\u00fcglich ihrer Entsorgung oder Wiederaufbereitung als problematisch f\u00fcr die Umwelt anzusehen. Die Datenbl\u00e4tter von Schneid\u00f6lprodukten einschl\u00e4giger Hersteller weisen die Medien als schwach bis stark wassergef\u00e4hrdend (WGK1-WGK3) ein, worauf von den Anwendern durch geeignete Schutzma\u00dfnahmen zur Vermeidung der Einbringung in die \u00f6ffentliche Kanalisation sowie das Erdreich reagiert werden muss. Herstellung und Wiederaufbereitung sind energieintensiv, wobei letzteres aufgrund der Verschmutzung des Schneid\u00f6ls wirtschaftlich oft nicht m\u00f6glich ist. Im Rahmen des Einsatzes der Medien werden gro\u00dfe Mengen mit den erzeugten Sp\u00e4nen ausgeschleppt und beim Stahlrecycling verbrannt. Anhaftungen an Werkst\u00fccken m\u00fcssen in Reinigungsschritten entfernt werden, wobei Energie aufgewandt wird, und Schmutzwasser entsteht. Im Rahmen des Entwicklungsprojekts \u201eRessourceneffiziente Zerspanung auf Langdreh-maschinen\u201c wurde erstmalig analytisch und wissenschaftlich untersucht, den konventionellen und in den zerspanenden Regionen weit verbreiteten Langdrehprozess ressourceneffizient und CO2 neutral zu gestalten. Hebelpunkt ist dabei die im konventionellen Prozess eingesetzte prozessbedingte \u201e\u00dcberflutungsk\u00fchlung oder Vollstrahlk\u00fchlung\u201c, welche bisher durch den Einsatz sehr gro\u00dfer Mengen Mineral\u00f6ls realisiert wird. Erstmalig soll nun die aus dem Fr\u00e4sen bekannte Trockenbearbeitung sowie Minimalmengenschmierung (MMS) umgesetzt werden. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Arbeitspunkte wurden f\u00fcr das Projekt festgelegt und durchgef\u00fchrt: AP1) Recherche
\nAP2) Vorbereitung des maschinellen Umfelds
\nAP3) Voruntersuchungen
\nAP4) Entwicklung einer MMS-geeigneten Langdrehmaschine
\nAP5) Auslegung MMS-geeigneter Bearbeitungsprozesse
\nAP 6) Zusammenf\u00fchrung von Maschine und Prozess sowie Testl\u00e4ufe AP 7) Abschlussbericht <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Entwicklungsprojekts \u201eRessourceneffiziente Zerspanung auf Langdrehmaschinen\u201c wurde erstmalig analytisch und wissenschaftlich untersucht, den konventionellen und in den zerspanenden Regionen weit verbreiteten Langdrehprozess ressourceneffizient und CO2 neutral zu gestalten. Hebelpunkt ist dabei die im konventionellen Prozess eingesetzte prozessbedingte \u201e\u00dcberflutungsk\u00fchlung oder Vollstrahlk\u00fchlung\u201c, welche bisher durch den Einsatz sehr gro\u00dfer Mengen Mineral\u00f6ls realisiert wird. Erstmalig soll nun die aus dem Fr\u00e4sen bekannte Trockenbearbeitung sowie Minimalmengenschmierung (MMS) umgesetzt werden. Dazu war es notwendig, den Einfluss des bisherigen K\u00fchlschmiermediums im Langdrehprozess, Mineral\u00f6l, umfassend zu verstehen und damit einen bestehenden Prozess zu analysieren. Beim Projektpartner Hazec wurde diesbez\u00fcglich eine Langdrehmaschine mit Sensorik ausger\u00fcstet, um insbesondere den Thermohaushalt der Maschine zu erfassen. Diese Realversuche wurden begleitet vom Projektpartner IfW, welcher die Realmaschine simulativ abbildete, um im Rahmen dieser Simulation eine zuk\u00fcnftige optimierte Konstruktion simulieren und optimieren zu k\u00f6nnen. Der daraus entstandene Ma\u00dfnahmenkatalog erm\u00f6glichte nun den Aufbau einer optimierten Maschine. Innerhalb dieses Vorhabens wurde die optimierte Maschine in Form eines Maschinenbetts vom Projektpartner Maier aufgebaut. Auf der optimierten Maschine wurden grundlegende Zerspanversuche f\u00fcr zuk\u00fcnftige Prozesse unter Minimalmengenschmierung (MMS) bzw. Trockenbearbeitung durchgef\u00fchrt. Insbesondere lag hier das Augenmerk auf der langdrehtypischen F\u00fchrungsbuchse, welche durch geeignete Prozessparameter zur MMS Bearbeitung eingestellt werden kann. Die grundlegenden Zerspanversuche wurden seitens des IfW wissenschaftlich vertieft untersucht, um insbesondere auf Feldmaschinen zuk\u00fcnftig angepasste Werkzeuggeomet-rien verschiedenster Drehoperationen sowie Prozessparameter f\u00fcr robuste und qualitativ hochwertige Zerspanprozesse definieren zu k\u00f6nnen. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Grundlegend konnten innerhalb dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens die Potentiale der Trockenbearbeitung\/ MMS nachgewiesen werden. S\u00e4mtliche Ma\u00dfnahmen sollten nun vollst\u00e4ndig an einer Maschine unter Ber\u00fccksichtigung der definierten Prozesseinstellungen umgesetzt werden. Mithilfe dieser Maschine sollte dann eine gr\u00f6\u00dfere Serie an Teilen produziert werden. Erst dann kann eine Feinjustierung der Prozessparameter und eine Bewertung der Maschine im Dauereinsatz erfolgen. Damit ist eine finale Bewertung der Energie- und Ressourceneffizienz und der CO2 Einsparung m\u00f6glich. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Abschlie\u00dfend l\u00e4sst sich feststellen, dass im Rahmen dieses Entwicklungsvorhabens die technologischen, konstruktiven und prozessbedingten Ma\u00dfnahmen zur Umstellung konventioneller Langdrehautomaten (unter Vollstrahlk\u00fchlung) auf MMS (Minimalmengenschmierung) erstmalig systematisch und wissenschaftlich untersucht wurden. Generell zeigt dieses Projekt sehr deutlich die Herausforderungen und die weiterhin zu beforschenden Aufgaben zur vollst\u00e4ndigen Trockenlegung von Langdrehmaschinen. Bisherige konventionelle mit \u00d6l geschmierte und gek\u00fchlte Langdrehautomaten wurden historisch bedingt genau in diese Richtung konstruktiv optimiert und k\u00f6nnen entsprechend nicht ohne weiteres zur Trockenbearbeitung (MMS) eingesetzt werden. Dazu wurde der bisherige konventionelle Prozess beim Projektpartner Hazec mithilfe entsprechender Sensorik analysiert und die Einfl\u00fcsse bei einer etwaigen Trockenbearbeitung (MMS) abgeleitet. Bereits bei diesen Untersuchungen wurde ein deutlicher Einfluss des K\u00fchlschmiermediums auf den Thermohaushalt der Maschine erkannt. Erw\u00e4rmt sich das K\u00fchlschmiermedium, was in einer Serienproduktion insbesondere bei Hochdruckk\u00fchlung gezwungenerma\u00dfen der Fall ist, erw\u00e4rmt sich die gesamte Maschine. Diese Temperaturf\u00fchrung durch das K\u00fchlschmiermedium entf\u00e4llt komplett bei der Trockenbearbeitung. Die simulativen Untersuchungen des Projektpartners IFW zeigen als positiven Effekte ein vernachl\u00e4ssigbares Verformungsverhalten des Maschinenbetts aufgrund der zus\u00e4tzlichen thermischen Belastung der Trockenbearbeitung. Hier zeigt sich bereits die konventionelle Maschine als eher \u201egutm\u00fctig\u201c. Auch Messungen an der Realmaschine unterst\u00fctzten die Ergebnisse der Simulation. Die eigentlichen Herausforderungen liegen vielmehr innerhalb der bekannten W\u00e4rmequellen des Zerspanprozesses. Beispielsweise tragen die Sp\u00e4ne 75% der Prozessw\u00e4rme. Bisher wurden diese Sp\u00e4ne mithilfe des K\u00fchlschmiermediums z\u00fcgig in den Sp\u00e4nef\u00f6rderer gesp\u00fclt und aus der Maschine abtransportiert. Die Sp\u00fclung f\u00e4llt bei der Trockenbearbeitung komplett weg. Entsprechend muss der Arbeitsraum so gestaltet werden, dass die Sp\u00e4ne frei in den Sp\u00e4nef\u00f6rderer fallen k\u00f6nnen. Dies wurde bei der Neukonstruktion des Maschinenbetts der Firma Maier so auch ber\u00fccksichtigt und damit eine deutliche Verbesserung erreicht. Dar\u00fcber hinaus wurden insbesondere thermischen Verformungen konstruktiv im neuen Maschinenbett entgegengewirkt. In der alleinigen Betrachtung (ohne Maschine und Sp\u00e4nehandhabung) des Zerspanprozesses der Langdreher ist eine Umstellung auf MMS unter Einschr\u00e4nkungen m\u00f6glich. F\u00fcr ein passendes Spanbild (keine Wirrsp\u00e4ne) m\u00fcssen Schnittgeschwindigkeiten, Vorsch\u00fcbe und Schneidengeometrie angepasst werden. Auf Basis der Versuchsergebnisse und mithilfe angepasster Werkzeuge und optimal eingestellter MMS.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Bislang beim Langdrehen unverzichtbare, mineral\u00f6lbasierte K\u00fchlschmierstoffe sind sowohl im Rahmen ihres Einsatzes als auch bez\u00fcglich ihrer Entsorgung oder Wiederaufbereitung als problematisch f\u00fcr die Umwelt anzusehen. Die Datenbl\u00e4tter von Schneid\u00f6lprodukten einschl\u00e4giger Hersteller weisen die Medien als schwach bis stark wassergef\u00e4hrdend (WGK1-WGK3) ein, worauf von den Anwendern durch geeignete Schutzma\u00dfnahmen zur Vermeidung […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[56],"class_list":["post-27444","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-baden-wuerttemberg"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"35775\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"392.092,00","dbu_projektdatenbank_firma":"Maier Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG","dbu_projektdatenbank_strasse":"Siemensstr. 10","dbu_projektdatenbank_plz_str":"78564","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Wehingen","dbu_projektdatenbank_p_von":"2020-09-21 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2023-05-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 8 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0746115026623","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Baden-W\u00fcrttemberg","dbu_projektdatenbank_foerderber":"169","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-35775_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27444","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27444\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":40447,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27444\/revisions\/40447"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27444"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27444"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27444"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}