Um Minimalmengenschmierung (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 Werkzeuge auch in Varianten für MMS an.
Die für diesen ressourcenschonenden Einsatz geeigneten Tools und Spannzeuge kennzeichnet der Hersteller aus Aalen mit einer grünen Markierung. Bei diesen ‚grünen‘ Werkzeugen sind die MMS-Schnittstellen und Kühlkanäle derart 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 verfügen über steilere Austrittswinkel als Werkzeuge für die Nassbearbeitung. Zur Unterstützung der Spanabfuhr sind bei MMS-geeigneten Werkzeugen die Spanräume bei Bedarf spiralisiert, poliert und größer ausgeführt.
Ressourcen schonen
Ein MMS-Prozess liegt laut Definition dann vor, wenn der Gesamtölverbrauch aller in einem Zerspanprozess eingesetzten Werkzeuge – auf die Prozessstunde gerechnet – maximal 50ml/h beträgt. Dabei kommen einzelne Bearbeitungsschritte mit weitaus kleineren Mengen aus. So benötigt z.B. ein Vollhartmetallbohrer für eine Bohrung gerade mal eine Ölmenge von 0,002ml. 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 kommen insbesondere Fettalkohole und synthetische Ester zur Anwendung. Beide sind als nichtwassergefährdend eingestuft, sodass Umweltauflagen bei diesen Ölen geringer sind als bei den üblichen wassergemischten Kühlschmierstoffen.
Bei herkömmlicher Kühlschmiertechnik in einem Bearbeitungszentrum entfallen auf deren Komponenten Hochdruck, Niederdruck, Rückpumpe und Hochdruckfilter insgesamt rund 50 Prozent des gesamten Energieverbrauchs. Auch wenn mit dem Einsatz der MMS-Technologie der Verbrauch von Druckluft steigt, bleibt in Summe eine mögliche Energieeinsparung von bis zu 40 Prozent – eine wesentliche Verbesserung der CO2-Bilanz in der Produktion. Zur Ressourcenschonung gehören auch nachweislich längere Standzeiten der Werkzeuge im MMS-Einsatz vor allem bei der Bearbeitung von Aluminium. Belegbar ist dies insbesondere durch die Vermeidung des Thermoschock-Effektes, der bei Nassbearbeitungsprozessen auftritt.
MMS: aktueller Stand
Mapal stellt derzeit eine höhere Nachfrage nach Prozessen mit Minimalmengenschmierung vor allem aus asiatischen Ländern fest. Dabei ist hier die Schonung von Ressourcen von Beginn an ein Argument. Dass Späne nicht mehr aufbereitet werden müssen, sondern sich ohne Reinigungsprozesse weiterverarbeiten lassen, erleichtert zudem die Abläufe. In Deutschland forcieren Automobilhersteller seit einigen Jahren den Umstieg auf MMS. Komplett gelang die Umstellung allerdings nicht: Zum einen sprechen in manchen Bereichen wirtschaftliche Gründe dafür, vorhandene Maschinen, Kühlpumpen und Aufbereitungsanlagen weiterzubetreiben. Zum anderen sind es unter Umständen etablierte Prozesse, die fortgeführt werden.
Wenn es hingegen um die Einrichtung neuer Fertigungslinien geht, kommt MMS von Anfang an ins Spiel. Das gilt insbesondere für die Elektromobilität. Die Industrie hat großes Interesse daran, gerade auch die Bauteile für umweltfreundliche Fahrzeuge möglichst ressourcenschonend mit niedrigen CO2-Emissionen herzustellen. Mapal bietet inzwischen den MMS-Einsatz selbst für komplexe Präzisionswerkzeuge an, die anfangs noch nicht dafür ausgelegt waren.
3D-Druck elegant nutzen
Ein Beispiel ist das Werkzeug zur Bearbeitung der Statorbohrung eines Elektromotors. Sein großer Bearbeitungsdurchmesser bedingt eine komplexe Kühlkanalführung im Werkzeug und einen an die Wirkstelle anpassbaren Anströmwinkel des MMS-Mediums. Die Baden-Württemberger setzen die entsprechende Kühlkanalführung im Werkzeug u.a. mithilfe der additiven Fertigung um. Der 3D-Druck sowie angepasste Übergabeelemente innerhalb des Werkzeuges gestatten eine gleichbleibend gute Versorgung aller Schneid- und Führungselemente mit MMS. Weil mit marginalen Ölmengen und großen Längen-Durchmesserverhältnissen gearbeitet wird, sind Abdichtungen der Übergabestellen sowie versackungsfreie und strömungsoptimierte Kühlkanäle im Grundkörper besonders wichtig. Die additive Fertigung, die auch für andere MMS-Werkzeuge eingesetzt wird, erlaubt darüber hinaus angepasste Durchmesser für die Druckluft. Das wirkt sich mit einem niedrigeren Luftmengenverbrauch ebenfalls günstig auf die Energiebilanz aus.