Dr. Hans Jürgen Schlindwein
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31.05.2022

Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird durch Überflutungskühlschmierung unterstützt, bei der eine große Menge Kühlschmierstoffe (KSS) eingesetzt wird. Um ökonomische und ökologische Auswirkungen zu optimieren, wurde untersucht, ob diese konventionellen KSS im spanenden Bearbeitungsprozess durch Minimalmengenschmierstoffe (MMS) unter gleichzeitiger kryogene Kühlung mittels flüssigem Kohlendioxid (CO2) ersetzen werden können. Das Ziel dieses Projektes war die Entwicklung von biobasierten MMS zur kryogenen Bearbeitung (kryo-MMS) von schwer zerspanbaren, metallischen Werkstoffen. Es wurde untersucht, welche Grundöle für einen kryogenen MMS-Prozess geeignet sind. Die als MMS eingesetzten Testöle sollten biogenen Ursprungs sein, die unter den Anforderungen einer hohen Nachhaltigkeit auszuwählen waren. Flüssiges Kohlendioxid diente als kryogenes Trägermedium. Die sehr gute Kühlwirkung des CO2 in Kombination mit einem biobasierten MMS sollte zu einer ökologischen und ökonomischen Verbesserung des Zerspanprozesses führen. Die Testöle wurden anwendungsnah in Zerspanprozessen mit geometrisch bestimmter Schneide (Fräsen, Drehen und Bohren) getestet. Die Leistungsfähigkeit wurde durch die Bewertung der auftretenden Zerspankräfte, des fortschreitenden Werkzeugverschleißes und der entstehenden Oberflächenqualität bestimmt. Als Referenzen und Vergleichsprozesse dienten dabei die Überflutungskühlung mit einem KSS (wassergemischt) und ein nicht biobasiertes Mineralöl als kryo-MMS. In einem zweiten Schritt wurden ausgewählte Grundöle durch das Hinzufügen von schmieraktiven Additiven in ihrer Funktionalität optimiert und mithilfe der gleichen Versuche in ihrer Leistungsfähigkeit bewertet. Eine ausführliche Entscheidungsmatrix mit den Ergebnissen aus allen Zerspanprozessen verhalf schließlich zu einer prozessorientierten Eignungsbewertung der Testöle.