Zerspanungstechnik
anwenderreportage
Automatisierte Kühlschmierstoffpflege mit dem FluidWorker 150 von Wallenius Water bei GKN ePowertrain
Die Wartung von Kühlschmierstoffen zählt in der metallverarbeitenden Industrie zu den klassischen, jedoch häufig unterschätzten Nebenprozessen. In der Praxis erfolgt sie vielfach manuell durch Maschinenbediener – mit entsprechend schwankender Qualität. Die Folgen reichen von instabilen Bearbeitungsprozessen über erhöhten Werkzeugverschleiß bis hin zu ungeplanten Stillstandzeiten und einem erhöhten Ressourcenverbrauch. Eine zweimonatige Testphase des FluidWorker 150 von Wallenius Water Innovation bei GKN ePowertrain zeigt, welches Potenzial in der Automatisierung dieser Aufgabe steckt. In Österreich wird die Lösung von Ing. W. Gräf Filter- u. Industrietechnik KG vertreten.
Der FluidWorker 150 bei GKN ePowertrain in Schweden sorgt für eine konstante Kühlschmierstoffkonzentration und stabilisiert damit den Bearbeitungsprozess.
Shortcut
Aufgabenstellung: Schwankende Kühlschmierstoffqualität durch manuelle Wartung reduzieren und Prozessstabilität erhöhen.
Lösung: Automatisierte Fluidpflege mit dem FluidWorker 150 von Wallenius Water Innovation.
Nutzen: Stabile Prozesse, 75 Prozent weniger Emulsionsverbrauch und jährliche Einsparung von 9.910 Euro.
In einer Fertigungsabteilung von GKN werden Kronenräder auf CNC-Maschinen im Drei-Schicht-Betrieb produziert. Die Anlagen laufen mit hoher Auslastung, wobei der Betrieb – abhängig von der Auftragslage – nachts und an Wochenenden unterbrochen werden kann. Gerade in diesen Phasen ist eine kontinuierliche und gleichbleibend präzise Pflege des Kühlschmierstoffs kaum sicherzustellen. Dies führt in der Praxis häufig zu verzögerten Korrekturmaßnahmen und einer schleichenden Verschlechterung der Fluidqualität.
Die manuelle Wartung umfasst üblicherweise das Messen der Konzentration, das Nachdosieren von Emulsion sowie die Dokumentation der Werte. Dieser Prozess ist zeitaufwendig und anfällig für Ungenauigkeiten. Messungen mit dem Refraktometer zeigten Konzentrationsschwankungen zwischen 2 und 15 %, obwohl für den Prozess eine Zielkonzentration von 5 % definiert ist. Diese Abweichungen wirken sich direkt auf die Bearbeitungsqualität, die Standzeit der Werkzeuge und die Stabilität des Gesamtprozesses aus und erhöhen zugleich den Korrekturaufwand.
Der KSS-Verbrauch hat sich aufgrund der stabilen und präzisen Konzentration deutlich reduziert.
Infos zum Anwender
GKN ePowertrain ist ein international tätiger Automobilzulieferer mit Fokus auf elektrische Antriebssysteme und Antriebskomponenten. Das Unternehmen entwickelt und produziert Lösungen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, darunter Achsantriebe, Getriebekomponenten sowie hochpräzise Verzahnungsteile wie Kronenräder. In der Fertigung setzt GKN auf hoch automatisierte CNC-Prozesse im Drei-Schicht-Betrieb mit dem Ziel, Qualität, Effizienz und Nachhaltigkeit kontinuierlich zu optimieren.
www.gknautomotive.com
Automatisierung als Lösungsansatz
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen einer zweimonatigen Testphase der FluidWorker 150 an einer CNC-Maschine mit 400-Liter-Tank installiert. Das System übernimmt die kontinuierliche Überwachung und Regelung zentraler Parameter wie Konzentration, Füllstand und Temperatur des Kühlschmierstoffs. Ergänzend werden Verbrauchsdaten erfasst, wodurch sich Trends frühzeitig erkennen und gezielt bewerten lassen. Die Konzentration konnte somit stabil im Bereich von fünf Prozent ±0,5 Prozent gehalten werden. Damit entfielen die zuvor typischen Schwankungen vollständig. Parallel dazu wurde auch der Flüssigkeitsstand konstant gehalten, wodurch Verdunstungsverluste und volumenbedingte Konzentrationsänderungen automatisch kompensiert wurden.
Teil der Produktionsstätte von GKN ePowertrain im schwedischen Köping: Hier werden hochpräzise Antriebskomponenten wie Kronenräder auf CNC-Maschinen im Drei-Schicht-Betrieb gefertigt.
Verbesserte Fluidqualität und reduzierte Chemikalien
Ein stabil geführter Kühlschmierstoff wirkt sich unmittelbar auf die chemischen und mikrobiologischen Eigenschaften der Emulsion aus. Während vor der Installation des Systems Bakterienkonzentrationen von bis zu 10⁷ KBE/ml gemessen wurden, lagen die Werte im Testbetrieb stabil unterhalb des akzeptierten Grenzwerts von 10⁴ KBE/ml. Gleichzeitig verschwand die zuvor auftretende Geruchsbelastung vollständig, was die Arbeitsbedingungen deutlich verbessert.
Auch der pH-Wert konnte ohne zusätzliche Chemikalien stabil im Bereich zwischen 9,0 und 9,2 gehalten werden. In der Vergangenheit waren hierfür regelmäßig pH-Regulatoren erforderlich, deren Einsatz nicht nur Kosten verursacht, sondern auch aus Umwelt- und Sicherheitsgründen kritisch zu bewerten ist. Selbst bei erhöhtem Fremdölanteil zeigte die Emulsion keine negativen Veränderungen hinsichtlich Stabilität oder Geruch. Dies deutet auf ein insgesamt robusteres und toleranteres Prozessfenster hin.
Aufbau des FluidWorker 150: Das System integriert Mess-, Dosier- und Steuerungseinheiten zur automatisierten Kühlschmierstoffpflege.
Ressourceneffizienz und wirtschaftliche Effekte
Die präzise Regelung der Konzentration wirkt sich direkt auf den Verbrauch von Kühlschmierstoff aus. Während bei manueller Pflege bis zu 3,5 l Emulsion pro Tag nachdosiert wurden, reduzierte sich dieser Wert im automatisierten Betrieb auf durchschnittlich 0,8 l pro Tag. In Summe entspricht dies einer Reduktion des monatlichen Verbrauchs um rund 75 Prozent, von etwa 100 Litern auf 25 Liter. Zugleich sinkt der Bedarf an Frischwasser für das Ansetzen der Emulsion.
Neben den Materialkosten reduziert sich damit auch der ökologische Fußabdruck, da Herstellung, Transport und Entsorgung von Kühlschmierstoffen energieintensiv sind. Gleichzeitig verlängert sich die Standzeit der Emulsion signifikant, wodurch weniger gefährlicher Abfall anfällt. Für die betrachtete Maschine wurde eine Reduktion des Abfallvolumens um rund 4.700 Liter pro Jahr ermittelt. Auch beim Werkzeugverschleiß zeigen sich positive Effekte: Durch die konstanten Prozessbedingungen treten weniger kritische Belastungssituationen auf. Werkzeugbrüche konnten reduziert und Standzeiten stabilisiert werden.
Teil des interdisziplinären Projektteams von GKN ePowertrain, bestehend aus Mitarbeitenden aus Produktion, Qualität, Arbeitssicherheit und Chemie, die die Testphase des FluidWorker 150 begleitet haben.
Entlastung der Mitarbeitenden und höhere Prozesssicherheit
Ein wesentlicher Vorteil der Automatisierung liegt in der Entlastung des Bedienpersonals. Der bisherige Zeitaufwand von 20 bis 30 Minuten täglich für Mess- und Korrekturarbeiten entfällt weitgehend. Zusätzlich werden Fehlerquellen wie falsche Mischverhältnisse oder Überfüllungen eliminiert. Auch ergonomische Aspekte spielen eine Rolle: Das manuelle Handling von Schläuchen, Kanistern oder Eimern entfällt, wodurch die körperliche Belastung reduziert wird. Zeitgleich erhöht sich die Betriebssicherheit, da potenzielle Risiken im Umgang mit Kühlschmierstoffen minimiert werden. Zudem sorgt die stetige Datenerfassung für eine höhere Transparenz im Prozess.
Die automatisierte Kühlschmierstoffpflege entlastet das Bedienpersonal und reduziert Fehlerquellen im Alltag.
Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit vereint
Die Auswertung der Testphase zeigt ein jährliches Einsparpotenzial von 9.910 Euro. Dieses ergibt sich aus reduziertem Materialverbrauch, geringerem Wartungsaufwand, weniger Werkzeugverschleiß sowie minimierten Stillstandzeiten und Entsorgungskosten. Darüber hinaus verbessert die automatisierte Kühlschmierstoffpflege die Prozessstabilität, die Produktqualität und die Arbeitsbedingungen nachhaltig. Für GKN ePowertrain stellt der Einsatz des FluidWorker 150 somit einen wichtigen Schritt in Richtung effizienter, ressourcenschonender und zukunftsfähiger Fertigung dar.
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