KSS vs. MMS
So sparen sie am meisten Geld!
Ein spannendes Thema in der modernen Fertigung ist nach wie vor die Wahl der richtigen Prozesskühlung. Dass in der Zerspanung oft hohe Temperaturen entstehen, ist nichts Neues. Auch, dass diese enormen Temperaturen durch den Einsatz von Kühlschmiermittel reduziert werden können, ist kein Geheimnis mehr!
Die Minimierung von mechanischer Reibung zwischen Werkzeug und Material durch den Einsatz von Schmierstoffen schützt das Werkzeug vor Verschleiß. Dieser Schutz verlängert die Lebensdauer eines Werkzeuges erheblich. Klingt toll? Ist es auch! Denn machen wir uns nichts vor, Werkzeuge sind teuer und viel zu oft nach kurzer Einsatzzeit Schrott!
Die Qual der Wahl: „Der Klassiker“ und „der Gamechanger“ im Vergleich
Wer sich schon mal mit dem Thema Prozessschmierung befasst hat, wird schnell auf Wörter wie „Überflutungsschmierung“ oder „Minimalmengenschmierung“ gestoßen sein. Was hinter diesen Wörtern steht, erklären wir in diesem Artikel.
Die Überflutungsschmierung (KSS)
Lange Zeit war die Überflutungsschmierung der Goldstandard, wenn es um die Prozesskühlung ging. Frei nach dem Motto „Viel hilft viel“ erwarten Anwender dann eine bestmögliche Kühlung, wenn große Mengen Kühlschmierstoff zum Einsatz kommen. Den konventionellen Einsatz von Kühlschmierstoffen nennt man auch Überflutungsschmierung, Schwallkühlung oder kurz: KSS.
Funktion
Das Werkstück oder die Bearbeitungsstelle wird drucklos meist großflächig mit einem hohen Volumen an Schmierstoffen überflutet. In der Praxis erfordert dies ein spezielles KSS-Umlaufsystem, welches den überschüssigen Schmierstoff auffängt. Im Anschluss wird der Schmierstoff wiederaufbereitet und mithilfe von Pumpen zurück an die Ausgangsstelle am Werkstück befördert.
Reinigung
Der Einsatz von KSS hinterlässt zwangsläufig Reste und Rückstände auf Werkstück, Werkzeug und Maschine. Diese müssen meist mit chemischen Reinigungsmitteln entfernt werden, bevor der Bearbeitungsprozess fortgesetzt werden kann. Diese Arbeitsschritte sind zeitaufwändig und verursachen unnötige Standzeiten bei den Maschinen. Neben dem Aspekt, dass Putzen selten Spaß macht, verursacht die Reinigung auch enorme Kosten durch Beschaffung, Lagerung und Entsorgung der verwendeten Reinigungsmittel. Ebenfalls problematisch sind gesundheitliche Aspekte, welche der Einsatz von chemischen Reinigungs- und Lösungsmitteln aufwirft.
VORTEILE
Ein KSS-System funktioniert! Es kühlt den Prozess und schützt das eingesetzte Werkzeug so vor Verschleiß. Auch lassen sich höhere Bearbeitungsparameter als bei der Trockenbearbeitung erzielen.
Nachteile
Bei einer genaueren Kosten-Nutzen-Analyse fallen jedoch die enormen Kosten auf, welche die Überflutungsschmierung verursacht – vom hohen Bedarf an teurem Schmierstoff (der durch Lücken im System sowie Verdampfung und Verschleppungen ständig nachgefüllt werden muss) über den hohen Energie- und Platzbedarf für Pumpen und Filtersystem bis hin zu großen Mengen an Schmierstoffen im Lager.
Umweltbilanz
Die Umweltbilanz der konservativen Nassbearbeitung ist katastrophal! Wäre die KSS-Anlage ein Auto, dürfte sie schon längst nicht mehr nach Stuttgart fahren! Trotz stromfressender Filter- und Umlaufpumpen werden massenhaft Schmierstoff und Energie verschwendet. Die umweltschädlichen Altemulsionen und Späne müssen fachgerecht entsorgt werden. Die Anlieferung von großen Mengen Emulsionen sowie der Abtransport der Altemulsionen erzeugt ganz schön viel CO2 und Feinstaub.
Fazit
Überflutungsschmierung ist wie ein Auto mit einem kleinen Loch im Tank: sie erfüllt ihren Zweck, nur sehr sparsam fährt man mit ihr nicht!
Die Minimalmengenschmierung (MMS)
Das Pendant der Überflutungsschmierung ist die Minimalmengenschmierung. Hier gilt das Motto: „Weniger ist mehr“. Durch eine enorm reduzierte, dafür aber gezielt und punktgenau aufgetragene Menge Kühlschmiermittel ermöglicht diese Methode eine optimale Kühlung zum kleinstmöglichen Preis.
FUNKTION
Mithilfe von Druckluft, welche in ein Dosiersystem eingespeist wird, entsteht durch Aufeinandertreffen von Luft und Kühlschmierstoff ein Aerosol. Dieser Nebel, welcher in der Regel unter 50 ml/h Schmierstoff enthält, wird durch ein Ausgabegerät, z. B. einen Sprühkopf, präzise auf die Wirkstelle zwischen Werkzeug und Werkstück aufgetragen.
Die Einsatzbereiche von MMS sind vielfältig: Bohren, Drehen, Fräsen, Stanzen, Umformen, Gravieren, um nur einige aus der nahezu grenzenlosen Anzahl an Bearbeitungsprozessen zu nennen. Im Gegensatz zur Überflutungsschmierung wird kein Umlaufsystem benötigt, da das Aerosol verdampft und nicht aufgefangen werden muss. Werden jedoch größere Mengen Schmierstoff als Aerosol versprüht, empfiehlt es sich, eine entsprechende Absauganlage und eine Frischluftzufuhr zu installieren. In den meisten Fällen wird eine solche Absaugung jedoch nicht benötigt!
Reinigung
Durch den geringen Einsatz von Kühlschmierstoff bleiben Werkstücke und Maschine sauber und die entstehenden Späne nahezu trocken. Dieser Effekt kann durch die Wahl eines verdunstenden Schmiermittels sogar noch verstärkt werden. So entfällt die lästige und zeitintensive Reinigung des Werkstücks und der Maschine mit giftigen Chemikalien.
VORTEILE
Bei optimierten Prozessen sind höhere Standzeiten zu erwarten und in Einzelfällen lässt sich die Prozessdauer sogar um bis zu 30 % reduzieren. Enorme Potenziale zur Einsparung von Kosten bieten auch der deutlich reduzierte Bedarf an Kühlschmierstoffen und die damit verbundenen, reduzierten Lager- und Transportkosten, da weniger Gebinde benötigt werden. Auch die Kosten für Pumpen sowie für Filter- und Recyclingsysteme und deren Betrieb fallen weg.
Auch gibt es mit der MMS keine zusätzlichen Wartezeiten, da die Maschinenreinigung und das Waschen oder Trocknen der Werkstücke entfallen. Auch die oftmals unterschätzten Kosten für die Entsorgung des Kühlschmierstoffs werden stark verringert bzw. fallen ganz weg. Versteckte Kosten für Reinigungsmittel entfallen ebenfalls und die Arbeitssicherheit wird aufgrund einer trockenen Arbeitsumgebung bedeutend erhöht.
Die fortlaufenden variablen Kosten einer MMS-Anlage setzen sich im Wesentlichen aus dem Verbrauch von Flüssigkeit und Druckluft zusammen.
Nachteile
Bis auf den einmaligen Kosten- und Planungsaufwand im Rahmen der Umrüstung bringt die Minimalmengenschmierung keine Nachteile mit sich. Die bei der Umstellung bzw. erstmaligen Anschaffung entstehenden fixen Kosten werden durch die niedrigen variablen Kosten beim Betrieb schnell wieder kompensiert.
Umweltbilanz
Nachhaltig vorteilhaft produzieren mit MMS. Neben dem ressourcensparenden Einsatz von Kühlschmierstoffen (welche oft auch aus Trinkwasser entstehen) und den dadurch reduzierten Emissionswerten für den Transport ist der geringe Energieverbrauch einer MMS-Anlage ein weiterer Bonus für die Umwelt. Auch dass Späne erneut verwendet werden können und nicht entsorgt werden müssen, kommt der Umwelt zugute – genau wie das Wegfallen der Notwendigkeit der Entsorgung von Alt-Emulsionen.
Fazit
Bei der Planung eines MMS-Systems sollten Sie sich fachkundig beraten lassen. Nur durch eine harmonische Abstimmung von Schmierstoff, Dosiersystem und Ausgabegerät bzw. Werkzeug kann ein optimales, prozesssicheres Ergebnis mit maximalen Ersparnissen erzielt werden.
So können Werkzeugstandzeiten um bis zu 50% erhöht und die Kosten für Strom, Flüssigkeits- und Reinigungskosten erheblich verringert werden. Auch ihre Fertigungshalle wird in neuem Glanz erstrahlen, denn ein MMS-System schafft eine saubere Arbeitsumgebung (Halle, Boden) und erhöht die Luftreinheit durch das Wegfallen von verdampfendem Wasser oder Ölnebel.
Die Minimalmengenschmierung ist die sinnvolle und smarte Weiterentwicklung der Überflutungsschmierung. Die Fixkosten für Planung und Anschaffung können auf den ersten Blick hoch erscheinen, machen sich aber bereits mittelfristig durch die geringeren variablen Kosten bezahlt.
Im Sinne eines nachhaltigen, ressourcenschonenden und zugleich wirtschaftlichen Handelns empfiehlt es sich somit, das am besten zum eigenen Produktionsumfeld und zu den individuellen Anforderungen passende Vorgehen zu wählen – schließlich löschen Sie ein Streichholz ja auch nicht mit einer ganzen Badewanne voller Wasser.
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