Beim Zerspanen wird die Kühlung mit CO2 in den letzten Jahren als Alternative zu konventionellen Kühlschmierkonzepten immer bedeutender. Die Gründe sind unter anderem das erhöhte Zeitspanvolumen und damit verbesserte Produktivität sowie reduzierter Werkzeugverschleiß und daraus resultierende längere Standzeiten.
Die sogenannte kryogene Kühlung mit Kohlendioxid senkt daher die Fertigungskosten. Mit der Quattro-Clean-Schneestrahltechnologie bietet die ACP – Advanced Clean Production GmbH ein Kühlsystem, das sich laut Angaben in der Serienanwendung bewährt hat und auch nachträglich in CNC-Maschinen und Bearbeitungszentren integriert werden kann.
Das Quattro-Clean-System arbeitet mit flüssigem Kohlendioxid, das als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus Biomasse entsteht und daher umweltneutral ist. Es wird bei Raumtemperatur bis zur verschleißfreien Zweistoffringdüse transportiert. Erst beim Austritt aus der Düse geht das CO2 vom flüssigen in den festen Zustand in Form von feinen Schneekristallen über. Sie werden durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und mit Überschallgeschwindigkeit in die Prozesszone geleitet. Dabei weist das Medium eine Temperatur von bis zu -78 °C auf. Die patentierte Technologie mit dem Mantelstrahl sorgt dabei einerseits für einen konstanten Druck, der eine Vereisung der Düse verhindert und eine gleichbleibend gute Kühlung sicherstellt. Andererseits wird nur so viel Kohlendioxid zugeführt, wie für die angestrebte Kühlwirkung erforderlich ist.
Trockene und rückstandsfreie Bearbeitung
Da das feste Kohlendioxid bei Raumtemperatur sublimiert, erfolgt die Bearbeitung trocken. Dadurch sind auch die Späne sauber und trocken sowie zu 100 % recyclingfähig. Gleichzeitig resultiert aus der trockenen Bearbeitung eine signifikant verringerte Verschmutzung von Bauteil und Maschine, heißt es weiter. Auf eine anschließende Teilereinigung der Werkstücke kann in vielen Fällen komplett verzichtet werden. Je nach Sauberkeitsanforderung lässt sich auch ein der Zerspanung nachgeschaltetes, separates Reinigungsmodul schnell und effizient integrieren. Ein weiterer Vorteil der CO2-Kühlung ist die kontaminationsfreie Bearbeitung von Teilen beispielsweise für die Medizintechnik. Außerdem wird das Risiko eines Werkstückverzugs durch die geringe Temperatur minimiert. Nicht zuletzt fallen keine Kosten für die Wartung, Pflege und Entsorgung von Kühlschmierstoffen an.
Externe Kühlung verhindert Vereisung und vereinfacht Nachrüstung
Mit dem Quattro-Clean-System erfolgt die Kühlung im Gegensatz zu anderen Lösungen nicht durch das Werkzeug, sondern extern. Der gut fokussierbare, nicht abrasive und ungiftige Schnee-Druckluftstrahl trifft gezielt auf die definierte Prozesszone im Bereich Schneide, Späne und Werkzeugumgebung. Die CO2-Düse „wandert“ dafür mit dem Werkzeug mit.
Im Serieneinsatz ist das Quattro-Clean-System unter anderem zum Schmieren, Kühlen und gleichzeitigen Reinigen bei der spanenden Herstellung von Implantaten und medizintechnischen Komponenten aus Peek. Eine weitere Serienanwendung findet sich in der Metallbearbeitung. Hier wird es genutzt für die Kühlung von Werkzeugen beim Bearbeiten von Werkstücken aus Aluminium. In beiden Fällen konnte durch die Umstellung auf die externe CO2-Kühlung mit dem ACP-System eine Steigerung der Produktivität von über 30 % erzielt werden.
Das Quattro-Clean-System von ACP ermöglicht durch sein modulares Konzept die einfache und platzsparende Anpassung an kundenspezifische Aufgaben. Prozessparameter wie der Volumenstrom für Druckluft und die Verbrauchsmenge von Kohlendioxid können für die jeweilige Applikation laut Angaben optimal angepasst werden. Außerdem lässt sich die Strahlzeit für beide Prozessparameter individuell modifizieren. Durch diese hohe Flexibilität können ganz neue Applikationen ebenso realisiert werden, wie jene, die bei herkömmlichen Systemen nicht zum Erfolg führten, betont der Anbieter. dk
