Zur ÜbersichtPräzision für Kühlschmierstoffsysteme
Das Kühlschmierstoffsystem Dosimetrix® hybrid verwendet eine KNF Smooth Flow Membranpumpe für die zuverlässige und präzise Mischung sowie Dosierung von Kühlschmierstoffen in Werkzeugmaschinen.
Moderne Metallbearbeitungsmaschinen sind ein zentraler Baustein intelligenter Fertigungskonzepte und spielen eine wichtige Rolle in Industrie 4.0. Für maximale Effizienz und eine leistungsfähige, präzise Bearbeitung sind sie auf intelligente Kühlschmierstoffsysteme angewiesen. Der Dosimetrix® hybrid von BRISCO Systems setzt für die optimale Mischung und Dosierung von Kühlschmierstoffen auf eine Membran-Flüssigkeitspumpe von KNF. Sie gewährleistet eine exakte und schonende Förderung mit minimaler Pulsation bei der erforderlichen Leistung.
Kühlschmierstoffe spielen eine entscheidende Rolle in der Hochleistungs-Metallbearbeitung
Werkzeugmaschinen sind für viele Branchen, wie die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und die Automobilindustrie, von entscheidender Bedeutung. Moderne CNC-Maschinen arbeiten mit automatisierten, computergesteuerten Werkzeugen und übernehmen komplexe Bearbeitungsprozesse wie Fräsen, Drehen, Bohren oder Schälen. Viele dieser Maschinen können flexibel zwischen verschiedenen Bearbeitungsschritten wechseln und Werkstücke mit komplexen Geometrien und hoher Maßgenauigkeit fertigen.
Für diese Prozesse kommen Kühlschmierstoffe zum Einsatz, die Reibung reduzieren, Wärme ableiten und den Werkzeugverschleiß minimieren. Dies erhöht die Bearbeitungsqualität, Prozesssicherheit und Effizienz und verlängert die Lebensdauer der Werkzeuge. Kühlschmierstoffe bestehen in der Regel aus drei Komponenten: Wasser, Basisölen wie Mineral- oder Synthetikölen sowie Additiven, beispielsweise Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren oder Hochdruck- oder Antinebelzusätzen, die die gewünschten Eigenschaften des Kühlschmierstoffs verbessern. Die Zusammensetzung wird individuell an die jeweilige Anwendung angepasst. Kühlschmierstoffsysteme ermöglichen die Überwachung, Mischung und Dosierung der optimalen Konzentration und Zusammensetzung.
Kühlschmierstoffsystem bietet höchste Präzision und Genauigkeit
Für Anwendungen mit mittleren bis großen Mengen an Kühlschmierstoffen hat BRISCO Systems das Dosimetrix® hybrid entwickelt. Das IoT-fähige, automatisierte Kühlschmiersystem wurde für ein präzises Fluid- und Kühlschmierstoffmanagement konzipiert. Es gewährleistet eine konstante und exakte Mischung und trägt so zu hoher Bearbeitungsqualität, Effizienz und Kostenkontrolle bei. Das System berechnet selbstständig die erforderliche Nachfüllkonzentration, hält den Füllstand konstant und kann automatisch korrekt dosierte Nachfüllmengen an bis zu hundert separate Tanks abgeben.
Das Kühlschmierstoffsystem Dosimetrix® hybrid besteht aus sechs zentralen Komponenten:
- Zulaufanschlüsse für Wasser und Kühlschmierstoffkonzentrat, deren Volumenströme unabhängig voneinander geregelt werden
- Hochpräzise Ventile und Durchflussmesser für eine genaue Dosierung im Konzentrationsbereich von 0,1-15 % (Genauigkeit ± 0.1 %)
- Mischkammer, in der Wasser und Konzentrat unter kontrollierten Bedingungen vermischt werden
- Sensoren zur Überwachung von Förderraten, Druck, Temperatur, Konzentration, Füllstand und Leckagen
- Steuer- und Bedieneinheit mit Display, Bedieneroberfläche und optionaler Steuerung über ein Webportal
- Sicherheitsfunktionen wie automatische Überfüllsicherung, Leckageerkennung und Not-Aus-Funktion
Eine zentrale Herausforderung in Kühlschmierstoffsystemen ist die zuverlässige Herstellung stabiler Öl-Wasser-Emulsionen. Die Stabilität der Emulsion hängt maßgeblich von der Größe der Öltröpfchen ab: Je kleiner und gleichmäßiger die Tröpfchen sind, desto stabiler bleibt die Mischung und desto länger behält sie ihre Kühl- und Schmiereigenschaften. Ungleichmäßige Emulsionen neigen dagegen zur Phasentrennung. Dies kann Geruchsbildung verursachen, die Bearbeitungsqualität beeinträchtigen und einen vorzeitigen Austausch des Kühlschmierstoffs erforderlich machen. Die Folge sind höhere Stillstandzeiten und Betriebskosten.
Eine gleichbleibend hohe Emulsionsqualität erfordert daher die kontrollierte und reproduzierbare Dosierung eines Kühlschmierstoffkonzentrats unter definierten Strömungsbedingungen. Um die vollautomatische, hochpräzise Mischung und Dosierung sicherzustellen, muss das Dosimetrix® hybrid den Kühlschmierstoff unabhängig von Druckschwankungen in der Wasserzuleitung fördern. Da das Konzentrat über eine Düse in eine druckbeaufschlagte Wasserleitung eingespritzt wird, beeinflussen Änderungen des Wasserdrucks unmittelbar die erforderliche Pumpenleistung und die Mischgenauigkeit. Für gleichbleibende Ergebnisse ist daher eine hochpräzise Pumpe erforderlich, die auch unter wechselnden Druckverhältnissen eine konstante Förderrate gewährleistet. Gleichzeitig muss sie ein hohes Leistungs-zu-Baugrößen-Verhältnis, gute Ansaugeigenschaften, geringe Pulsation und eine hohe chemische Beständigkeit bieten.
Engineering Trust: KNF entwickelt neue Pumpenlösung für zuverlässige Systemleistung
Im Jahr 2019 wandte sich BRISCO Systems mit der Anfrage nach Testpumpen an KNF, die eine Förderrate von 3 l/min bei 6 bar (rel.) bereitstellen konnten. KNF stellte die Membran-Flüssigkeitspumpen FP 400 und NF 1.300 für erste Tests zur Verfügung. Zunächst entschied sich BRISCO Systems für eine Standard-Doppelmembranpumpe eines Mitbewerbers mit EPDM-Membranen. Im Kühlschmierstoffsystem erwies sich diese Lösung allerdings als problematisch. Obwohl KNF zunächst nicht ausgewählt wurde, blieb die Zusammenarbeit zwischen KNF und BRISCO Systems durch weitere Projekte bestehen.
Im November 2022 analysierten KNF Ingenieure die Herausforderungen des Dosimetrix® hybrid direkt vor Ort. Die eingesetzte Wettbewerbspumpe erreichte nicht die erforderliche Leistung und zeigte Membranschäden aufgrund von Kavitation. Auf Basis aktualisierter Prozessparameter untersuchte KNF die Anwendung und schlug als Ersatz eine Smooth Flow Membranpumpe vor, die zum Zeitpunkt der Erstevaluierung im Jahr 2019 noch nicht verfügbar war. Die Ende 2022 bereitgestellte Testpumpe bestand sämtliche Versuche erfolgreich und wurde anschließend in das Dosimetrix® hybrid integriert. Dort arbeitet sie heute zuverlässig und effizient.
KNF Smooth Flow Pumpe verhindert Kavitation und steigert die Systemleistung
Im Zentrum des Kühlschmierstoffsystems Dosimetrix® hybrid fördert die Membran-Flüssigkeitspumpe Kühlschmierstoff aus einem Behälter, der sich 1 bis 1,5 m unterhalb der Pumpe befindet, in eine druckbeaufschlagte Wasserleitung. Um schwankende Druckverhältnisse in der Wasserversorgung oder einen veränderten Bedarf an Kühlschmierstoff auszugleichen, berechnet das System kontinuierlich die benötigte Förderrate.
Die einzigartige Smooth Flow Technologie von KNF nutzt fünf parallel geschaltete Membranen, die phasenversetzt betrieben werden. Dadurch entsteht eine hohe, gleichmäßige Förderrate mit ausgezeichneter Linearität und minimaler Pulsation. Das verhindert Kavitation und schützt sowohl die Pumpe als auch das Gesamtsystem. Mit einer maximalen Förderrate von 4,4 l/min bei einem Druck von bis zu 6 bar (rel.) sowie den Selbstansaug- und Trockenlaufeigenschaften gewährleistet die Flüssigkeitspumpe eine schonende und zuverlässige Förderung des Kühlschmierstoffs. Die Membrantechnologie sorgt für einen leckagefreien Betrieb und verhindert Kreuzkontaminationen durch Additive. Damit erfüllt sie die hohen Anforderungen moderner Werkzeugmaschinen an Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
Erfahren Sie mehr über die
Smooth Flow Technologie von KNF
Maßgeschneiderte Membranpumpe für Kühlschmierstoffsysteme bietet hohe chemische Beständigkeit
Wie alle KNF-Membranpumpen basieren auch die Smooth Flow Pumpen auf einem modularen Baukastensystem. Dies ermöglicht die individuelle Anpassung von Pumpenkopf, Werkstoffen sowie mechanischen, elektrischen und hydraulischen Anschlüssen. Für das Dosimetrix® hybrid steht die chemische Beständigkeit gegenüber korrosiven oder neutralen Flüssigkeiten im Vordergrund. Die eingesetzte Pumpenlösung verfügt über EPDM-Membranen mit PTFE-Beschichtung, FFKM-Ventile, FKM-Dichtungen sowie einen Pumpenkopf aus PP. Das gewährleistet eine hohe chemische Kompatibilität mit den unterschiedlichen Fördermedien, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeiten. Um eine optimale Integration bei geringem Platzbedarf zu ermöglichen, hat KNF den Pumpenkopf um 180° gedreht. Zusätzlich kommt ein bürstenloser DC-Motor zum Einsatz, der eine variable Leistungsanpassung der Pumpe ermöglicht und die präzisen Misch- und Dosieranforderungen des Kühlschmierstoffsystems unterstützt.
„Die Pumpe von KNF bietet ein hervorragendes Leistungsverhältnis zur Baugröße und lässt sich problemlos in das spezialisierte Steuerungssystem unseres Dosimetrix® hybrid integrieren. Besonders wichtig war für uns der wartungsarme Betrieb und die lange Lebensdauer, da dies Stillstandzeiten reduziert und die Betriebskosten unserer Kunden senkt“, fasst Jürgen Gosch zusammen. Die Membran-Flüssigkeitspumpe fördert Kühlschmierstoffe mit einer präzisen und zuverlässigen Förderrate über einen breiten Betriebsbereich und unterstützt so die exakte Dosierung innerhalb des Kühlschmierstoffsystems. KNF verfügt über umfassende Erfahrung in der Entwicklung maßgeschneiderter Pumpenlösungen. Die Ingenieure arbeiten eng mit den Kunden zusammen, um die optimale Auslegung der Pumpe sicherzustellen und technische Unterstützung während des gesamten Integrationsprozesses zu bieten. Unternehmen wie BRISCO Systems profitieren dabei von der lokalen Präsenz und dem branchen- und marktübergreifenden Know-how von KNF.
