Im Eco-Centrum für umweltverträgliche Fertigungstechnik an der Uni Bremen dreht sich alles um Kühlschmiermittel. Seit Jahren entwickeln die Forscher Konzepte für einen kosteneffizienten und umweltschonenden Einsatz des Produkts.
Kai Uwe Bohn ist Mitarbeiter an der Uni Bremen
In der Metall verarbeitenden Industrie geht nichts ohne Kühlschmierstoffe. Sie ermöglichen höhere Bearbeitungs-Geschwindigkeiten, schonen Werkzeug und Werkstück und spülen auch noch die Späne weg. Doch die Mittel haben ihren Preis. Sie sind teuer in der Beschaffung, Pflege und Entsorgung. Sie belasten die Umwelt und können die Mitarbeiter krank machen. Wissenschaftler und Ingenieure am Eco-Centrum für umweltverträgliche Fertigungstechnik im Institut für Werkstofftechnik (IWT) an der Universität Bremen arbeiten seit Jahren an Lösungen, mit denen der Einsatz von Kühlschmierstoffen kostengünstig, umweltschonend und sicher für den Bediener gestaltet werden kann.
Neben reinen Ölen werden auch Emulsionen als Kühlschmierstoffe eingesetzt. Sie bestehen je nach Mischungsverhältnis zu 94 % aus Wasser, zu 5 % aus Öl und zu 1 % aus Additiven, die mit ihren chemischen Eigenschaften einen Zusatznutzen bringen. Hierzu zählen Rostschutz, eine höhere Schmierwirkung unter extremen Bedingungen, das Verhindern von Schaumbildung oder das Bremsen des Wachstums von Bakterien, Hefen und Pilzen in der Emulsion. „2001 wurde allein an Emulsionen rund eine Million Tonnen in Deutschland verbraucht“, weiß Abteilungsleiter André Walter vom Eco-Zentrum.
Doch der Einsatz zieht Probleme nach sich. Die mehrfach verwendbare Emulsion muss gepflegt, gefiltert und analysiert werden. Und sie ist anfällig für Bakterien. Wenn die Zahl der Keime zu hoch ist, kann die Lösung umkippen. Später müssen Öl und Wasser wieder voneinander getrennt und entsorgt werden. Dieser Aufwand macht Kühlschmierstoffe zu einem Kostenfaktor. Ein Automobilhersteller stellte bereits 1996 fest, dass bis zu 16 % der Fertigungskosten auf Kühlschmierstoffe entfallen.
Die Spezialisten vom Eco-Zentrum wollen einen optimierten und umweltschonenden Einsatz von Kühlschmierstoffen in Betrieben realisieren. Beispielhaft für ihre Arbeit ist das Verbundvorhaben „Kühlschmierstoff-Sicherheitsmanagement“, das vom Eco-Zentrum geleitet wurde. Dabei wurde ein Sicherheitsmanagement-System für Kühlschmierstoffe bei der Maschinenfabrik Johann A. Krause in Bremen-Nord realisiert. André Walter: „Es wurden alle Aspekte berücksichtigt, die mit dem Kühlschmierstoff-Einsatz zu tun haben: Verwendungsdauer, Betriebssicherheit, Arbeitsschutz, Hautschutz und Umweltschutz.“
In einem zweijährigen Prozess wurde ein neuer Kühlschmierstoff für die Mischfertigung bei J. A. Krause entwickelt. Im Vorfeld haben Eco-Forscher die Zusammenhänge von Fertigungstechnik, Arbeitsschutz und mikrobieller Belastung erarbeitet und schließlich konkrete organisatorische, technische und persönliche Präventionsmaßnahmen abgeleitet. Die Mitarbeiter wurden aufgeklärt, geschult und sensibilisiert. Alles erfolgte unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit.
Detailaspekte verdeutlichen, welche Verbesserungsansätze die Bremer Wissenschaftler bei ihrer Arbeit finden. So ist es zum Beispiel gelungen, die Verwendungszeit einer Emulsion von drei auf sechs Monate zu verdoppeln. Doppelte Ausbeute heißt aber auch halbe Kosten und halbe Umweltbelastung. Ebenso wird der mögliche Einsatz von Estherölen erforscht, dem Biodiesel für die Maschine. Verbesserungen bei der Zuführung von Kühlschmierstoffen, etwa durch ein anderes Design der Düsen, können zu einer Verringerung der eingesetzten Mengen führen.
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