Sächsischer Filterspezialist schafft Lösungen für hochkomplexe Feinstfiltrationsaufgaben

Alternative Headline:
Glaskeramik oder Hartmetall-Werkzeuge – High-End Feinstfiltration unterstützt hochpräzise Fertigung

Kühlschmierstoffe wie z.B. Schleiföle sind gängige Hilfsstoffe der Fertigung. Die bekannte Aufgabe ist selbstverständlich das Kühlen von Werkstück und Werkzeug sowie das Abführen des Abtrags.

Doch der vermeintliche Hilfsstoff hat es wirklich „in sich“, wenn die Beladung mit Abtrag nicht gefiltert wird: Es entsteht eine abrasive Flüssigkeit, die die Produktqualität vermindert.

Ein Problem für hochpräzise Fertigungen und damit eine Aufgabe für den Filterspezialisten Lehmann-UMT.

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 10nm, für die neueste Gerätegeneration spricht man von unter 5 bis 3nm.

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.

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 Filterfeinheit von 2–3 μm in der Vollstromfiltration erreicht. Über das 3-stufige System werden 100 bis 400 Liter Schleiföl pro Minute 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.

Fazit
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.

Autor: Jörn Jacobs, Dipl.-Kfm., Fachjournalist, IHW Marketing GmbH

LEHMANN-UMT im März auf der Grindtec 2018, Halle 2 / Stand 2049

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