Why hydraulic chucks are more sustainable

As a manufacturer of both shrink and hydraulic chucks, MAPAL compared both methods with respect to sustainability. The comparison is principally based on the areas of technology, economics and social issues as the classic pillars of sustainability. There are always overlaps, as technological progress often goes hand in hand with more economic efficiency.

Sustainability can serve as a deciding factor because the various clamping devices are readily interchangeable for many machining tasks. Applications where only shrink chucks are viable due to their innately smaller tool restrictions are becoming rarer. The newest generation of MAPAL hydraulic clamping technology under the brand name UNIQ allows the technologies to substitute each other showing exactly the same tool restriction as defined by DIN.
 

When it comes to sustainability, a big advantage of the hydraulic chucks is a much longer tool life. In the comparison, MAPAL investigated that they last at least ten times longer than a shrink chuck. What’s more, they can also be reconditioned. If installation parts are replaced during servicing and the hydraulic oil is refilled, the chucks run like new again and are ready for another full tool life. While a shrink chuck clamps approximately 500 cycles, the current UNIQ hydraulic chuck models from MAPAL can reach 10,000 to 15,000 cycles. In this way, a hydraulic chuck, which is twice as high in terms of pricing, actually pays for itself – in particular because shrinking technology involves additional costs for a device.

Tools are clamped in shrink chucks by heating and cooling the connection. In this regard, the structure of the material changes every time, which leads to fatigue. The quality of the clamp lessens with every shrink procedure; radial run-out and rigidity keep deteriorating from the first use onward. By contrast, clamping with oil reduces microvibration during machining. Tool life and surface quality are therefore improved: Hydraulic chucks reliably generate better surface finish over their entire tool life.
 

Ein starkes Argument für einen Wechsel zum hydraulischen Spannen ist der hohe Energieaufwand beim Schrumpfen. Ein Schrumpfgerät, das in der Fertigung täglich im Dreischichtbetrieb im Einsatz ist, kommt jährlich auf einen Stromverbrauch von 10.000 bis 12.000 Kilowattstunden, wie MAPAL in der eigenen Fertigung ermittelt hat. Das entspricht in etwa dem Strombedarf von fünf sparsamen Zweipersonenhaushalten. 

Mit dem Energiebedarf gehen nicht nur hohe Stromkosten, sondern auch eine große Menge an erzeugtem CO2 einher. Beim aktuellen deutschen Energiemix entsteht laut Statista pro Kilowattstunde 366 Gramm CO2. Damit belastet ein Schrumpfgerät die Atmosphäre mit 3,6 Tonnen CO2 pro Jahr. Das zeigt inzwischen Auswirkungen auf die ganze Supply Chain, wo die Nachhaltigkeit in der Produktion zunehmend an Bedeutung gewinnt. Viele Tier1- und Tier2-Kunden wollen nur noch beliefert werden, wenn der Anbieter nachweisen kann, dass er seinen CO2-Fußabdruck reduziert hat. 

Bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung spielt neben der Lebensdauer der Spannfutter und dem Energiebedarf der Geräte auch der Faktor Zeit eine Rolle. Der Wechsel eines Hydrodehnspannfutters dauert maximal zwei Minuten. Für ein Schrumpffutter werden je nach Größe sechs bis acht Minuten benötigt. Bei vielen Werkzeugwechseln in der Fertigung summiert sich das über die Arbeitskosten auf beträchtliche Summen. Im Einstellraum spart man sich zudem den Platz für das Schrumpfgerät.
 

Die sozialen Aspekte der Nachhaltigkeit beleuchten das Thema vor allem aus der Sicht des Benutzers. Für ihn ist der Umgang mit einem Produkt, das die Performance auch optisch erkennen lässt, sicherlich angenehmer als der mit einer angerosteten Hülse. Was Handling und Sicherheit betrifft, spricht allerdings noch wesentlich mehr für den Übergang zur Hydrodehnspanntechnik.

Ein Schrumpfgerät ist nicht nur umständlich in der Bedienung, sondern stellt auch eine potenzielle Gefahrenquelle da. Fast jeder Bediener hat sich im hektischen Arbeitsalltag schon mal die Finger an einem heißen Spannfutter verbrannt. Beim hydraulischen Spannmittel besteht keine Verbrennungsgefahr. Überhaupt ist es sehr einfach und unproblematisch in der Handhabung, das Werkzeug muss nur eingesteckt und festgeschraubt werden. Dem Mitarbeiter kommt auch zugute, dass die Prozesse stabiler laufen und weniger Nacharbeit anfällt. Dass ein durch Materialermüdung verschlissenes Schrumpffutter die Ursache für steigenden Werkzeugverschleiß oder schlechter werdende Oberflächenqualität sein kann, wird in der Praxis durchaus nicht immer sofort erkannt. 

Das Fazit des Vergleichs fällt eindeutig aus: Wer verantwortungsbewusst in der Fertigung unterwegs sein will, sollte einen Umstieg auf die Hydrodehnspanntechnologie in Betracht ziehen. Bei Neuanschaffungen sind Hydrodehnspannfutter aus Nachhaltigkeitsgesichtspunkten erste Wahl.