16.11.2022

Grüne Werkzeuge schonen Ressourcen

Minimalmengenschmierung mit MAPAL

Als vor knapp 30 Jahren die Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung (MMS) Einzug fand, machten die möglichen Kosteneinsparungen diese Technik interessant. Heute stehen Ressourcenschonung, Energieeffizienz und eine verbesserte CO2-Bilanz im Vordergrund. Besonders attraktiv ist der Einsatz von MMS bei neuen Fertigungslinien, etwa für die E-Mobilität.

Auf dem Bild ist eine Gruppe an Werkzeugen von MAPAL zu sehen, die für die Minimalmengenschmierung ausgelegt sind.
  • Auf dem Bild ist eine Gruppe an Werkzeugen von MAPAL zu sehen, die für die Minimalmengenschmierung ausgelegt sind.
  • Das Diagramm schlüsselt die Kostenblöcke der zerspanenden Fertigung auf.
  • Das Bild zeigt ein MAPAL Feinbohrwerkzeug für die Bearbeitung von Statorbohrungen von E-Motoren, das für die MMS-Bearbeitung ausgelegt wurde.

Um MMS erfolgreich einzusetzen, müssen alle Komponenten im Produktionsprozess aufeinander abgestimmt sein. Maschine, MMS-System, Medium, Werkstückmaterial, Spannvorrichtung, Prozessfolge, Absauganlage, Werkzeug und Spanntechnik bilden eine Einheit. MAPAL bietet nahezu alle seiner Werkzeuge auch in Varianten für MMS an. Die für diesen ressourcenschonenden Einsatz geeigneten Werkzeuge und Spannzeuge kennzeichnet der Hersteller aus Aalen mit einer grünen Markierung. 

Bei diesen „grünen Werkzeugen“ sind die MMS-Schnittstellen und Kühlkanäle so modifiziert, dass das MMS-Medium konstant und strömungsorientiert an die Schneid- und Führungselemente der Werkzeuge transportiert wird. Die Austritte sind näher an der Zerspanstelle angeordnet und haben steilere Austrittswinkel als bei Werkzeugen für die Nassbearbeitung. Zur Unterstützung der Spanabfuhr sind bei MMS-geeigneten Werkzeugen die Spanräume bei Bedarf spiralisiert, poliert und größer ausgeführt.
 

Weniger Schmierstoff, weniger Energieverbrauch

Ein MMS-Prozess liegt laut Definition dann vor, wenn der Gesamtölverbrauch aller in einem Zerspanprozess eingesetzten Werkzeuge, auf die Prozessstunde gerechnet, maximal 50 ml/h beträgt. Dabei kommen einzelne Bearbeitungsschritte mit weitaus kleineren Mengen aus. So benötigt zum Beispiel ein Vollhartmetallbohrer für eine Bohrung gerade mal eine Ölmenge von 0,002 ml. Beispiele aus der Großserienfertigung zeigen, dass durch den konsequenten Einsatz der MMS-Technologie der Verbrauch ölhaltiger Fluide um bis zu 98 Prozent gesenkt werden kann. Damit verringert sich in der Fertigung auch die Belastung durch Kühlschmierstoffe mit den entsprechenden positiven Auswirkungen auf die Luft und die Arbeitsumgebung. Als MMS-Öl werden insbesondere Fettalkohole und synthetische Ester verwendet. Beide sind als nichtwassergefährdend eingestuft, sodass Umweltauflagen bei diesen Ölen geringer sind als bei den üblichen wassergemischten Kühlschmierstoffen.
The diagram breaks down the cost blocks of machining production.
Machining operations with minimum quantity lubrication is a notable lever for protecting resources in production.   © MAPAL

When using conventional cooling lubrication technology in a machining centre, its components high pressure, low pressure, return pump and high-pressure filter account for around 50 percent of all energy consumption in total. Even if the use of MQL technology increases use of compressed air, there is still potential for energy savings of up to 40 percent overall – a major improvement of the carbon footprint in production. Resource efficiency also includes demonstrably longer tool lives for tools used in MQL, particularly in machining aluminium. This is proven in particular by the avoidance of the thermoshock effect which occurs in wet machining.

MAPAL is currently noticing higher demand for processes with minimum quantity lubrication, particularly from countries in Asia. Here, protecting resources is a positive argument from the outset. No longer needing to process chips, but being able to continue processing them without cleaning procedure also makes workflows easier.

In Germany, automotive manufacturers have been pushing the switch to MQL for some years now. However, a complete switch hasn’t been achieved. First of all, in some areas, there are commercial reasons for continuing to operate existing machines, cooling pumps and processing facilities. There may also be established processes which are being continued.

However, when new manufacturing lines are being set up, MQL comes into play from the beginning. This applies in particular to electric mobility. The industry has a keen interest in also producing parts for eco-friendly vehicles in the most resource-efficient way possible, with low carbon emissions. MAPAL now also enables the use of MQL for complex precision tools which were initially not yet designed for this purpose.
 

Tools for e-mobility

The picture shows a MAPAL fine boring tool for machining stator bores of electric motors, which has been designed for MQL machining.
Fine boring tool for machining the stator bore with complex cooling channel guide optimised for MQL machining.   © MAPAL

One example is the tool for machining the stator bore on an electric motor. Its large machining diameter requires a complex cooling channel guide in the tool and an MQL medium flow angle that can be adapted to the point of action. MAPAL created the appropriate cooling channel guide in the tool with the help of additive manufacturing, among other aspects. The 3D printing and adapted transfer elements inside the tool allow all cutting and guide elements to be equally well supplied with MQL. As the process involves working with very low quantities of oil and large length to diameter ratios, sealed transfer points as well as non-sagging and flow-optimised cooling channels in the tool body are particularly important. Additive manufacturing, which is also used for other MQL tools, additionally allows for adjusted diameters for compressed air. This in turn has a positive impact on the energy footprint thanks to lower air volume consumption.

MQL technology is constantly developing. New, high-quality device generations from MQL system manufacturers, combined with high-quality fluids, ensure increasingly fine aerosols and/or oil-air mixtures. Furthermore, harmonisation between the MQL system and individual tools is optimised in order to be able to provide a precisely dosed oil quantity that meets requirements for every application. Machining with minimum quantity lubrication makes an even bigger contribution to sustainability in manufacturing companies as a result.
 


Contact

Kathrin Rehor Public Relations Kathrin.Rehor@mapal.com Phone: +49 7361 585 3342


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