Zyklomat ZKR: Hydrozyklon-Reinigung beschleunigt Schleifzyklen

In drei Schichten erfolgt das Schleifen der Gleitlagerschalen auf Außen-Rundschleifmaschinen von Schaudt.

Antriebsstrang-Komponenten haben entscheidenden Einfluss auf Lebensdauer, Kraftstoffverbrauch und Umweltfreundlichkeit von Fahrzeugen auf Schienen und Straßen, im Wasser oder in der Luft sowie mobiler Arbeitsmaschinen und Kraftwerke. Die Miba-Gruppe mit Hauptsitz in Laakirchen (OÖ) zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Gleitlagern, Reibbelägen und Sinterformteilen sowie Leistungselektronik-Komponenten für den Antriebsstrang.

Miba richtet seine Innovationen auf größere Energieeffizienz und verbesserten Komfort in den Produkten seiner Kunden durch erhöhte Präzision seiner eigenen. Das ermöglicht einen Produktionsprozess, der sämtliche Stadien der Produktwerdung abdeckt. So werden z. B. die Teile für Gleitlager aus nichtlegiertem Stahl geformt, mit unterschiedlichen spanabhebenden Verfahren bearbeitet und abschließend durch Sputtern mit Oberflächen aus hausintern entwickelten und hergestellten anwendungsspezifischen Legierungen versehen.

Eine über Stefan Schröder Industrievertrieb bezogene Zyklomat-Zentralanlage der Baureihe ZKR versorgt zwei Schleifmaschinen mit vollautomatisch aufbereitetem Kühlschmierstoff. Sie ist für den Anschluss einer weiteren Maschine vorbereitet.

Sebastian Hessenberger
technischer Support und Nachwuchsführungskraft bei Miba

„Die Zyklomat-Reinigungsanlage ermöglichte den Umstieg auf eine neue KSS-Zuführungstechnik mit Nadeldüsen. Dadurch konnten wir in unseren Schleifmaschinen den Vorschub verdoppeln.“

Schleifprozess am KSS-Tropf

Das Schleifen der Gleitlagerschalen erfolgt in drei Schichten auf Außenrundschleifmaschinen. Einige davon sind bereits mehr als 20 Jahre im Einsatz, leisten jedoch weiterhin allerbeste Dienste. Ebenso alt sind die zugehörigen, ursprünglich im eigenen Haus hergestellten Aufbereitungsanlagen für den Kühlschmierstoff (KSS). „Der KSS-Austrag war sehr hoch, die wöchentliche Entsorgung und Behälterreinigung sorgte für einen hohen Wartungsaufwand bzw. Maschinenstillstand und machte den Betrieb somit recht kostenintensiv“, sagt Sebastian Hessenberger, technischer Support und Nachwuchsführungskraft bei Miba. „Zudem bestand keine Möglichkeit, Adaptierungen oder Veränderungen der Düsentechnik vorzunehmen, um das Schleifergebnis zu verbessern.“

Deshalb fasste Miba den Plan, die betagten KSS-Aufbereitungsanlagen zu ersetzen. Der Weg zur neuen KSS-Aufbereitung für die Rundschleifmaschinen war weit, die Pläne mussten mehrfach geändert werden. Zunächst verfolgte Miba die Idee einer zentralen Kühlschmierstoffaufbereitung für sämtliche zerspanenden Werkzeugmaschinen am gesamten Standort Laakirchen.

Tatsächlich ist für diese ein einheitliches KSS-Konzentrat im Einsatz. Daraus wird im Haus der eigentliche KSS für die Maschinen erzeugt. Dabei unterscheiden sich Mischungsverhältnis, Konzentration oder einige andere Parameter je nach erforderlichem Schmiergrad oder Arbeitstemperatur an der jeweiligen Maschine. Dies waren letztendlich die ausschlaggebenden Gründe, weshalb dieser Plan wieder verworfen wurde.

Der verunreinigte KSS gelangt über einen Magnetvorabscheider (links) in den Schmutzbehälter. Dort fallen die größeren Partikel aus und Zyklomat-Hydrozyklonen (rechts) separieren die verbleibenden Schmutzteilchen über 5 µm.

DI (FH) Michael Wagner
Geschäftsführer der Dipl.-Ing. Erich Fetzer GmbH & Co.KG (Zyklomat)

„Durch in den Hydrozyklon eingebrachte Luftbläschen werden Schwebstoffe im Reintank gezielt an die Wasseroberfläche getrieben und gelangen per Überlauf zurück in den Schmutztank.“

Gemeinsame Lösungsfindung

Als gelernter Chemielabortechniker sollte Sebastian Hessenberger die Anforderungen an den KSS in der Schleiferei definieren. Er nahm Kontakt mit einigen Unternehmen aus dem Bereich der KSS-Aufbereitung auf. Eine davon ist die Dipl.-Ing. Erich Fetzer GmbH & Co. KG. Das Unternehmen mit Sitz in Reutlingen (D) nutzt als ein mögliches Kernelement seiner Filtrationslösungen die Technologie der Zentrifugalabscheider, im Volksmund Hydrozyklon genannt, und ist deshalb unter dem Markennamen Zyklomat bekannt. Der Vertrieb in Österreich erfolgt über Stefan Schröder Industrievertrieb.

Nach der Analyse der Ist-Situation-Lösung entstand in enger Zusammenarbeit der Plan, ein Zentralsystem für vier Schleifmaschinen zu installieren. „Wir versuchen bei unseren Erstberatungen, den Blick unserer Kunden auf den Gesamtprozess zu lenken, sodass diese nicht nur Symptombekämpfung betreiben“, erläutert Michael Wagner, geschäftsführender Gesellschafter der Dipl.-Ing. Erich Fetzer GmbH & Co. KG, die Vorgehensweise zur Lösungsfindung im Hause Zyklomat. Aus Gründen der Ausfallssicherheit wurde das Konzept final auf eine Anlage für zwei Schleifmaschinen verändert. Dabei wurde die Möglichkeit vorgesehen, eine dritte Maschine anzuschließen, um für künftiges Wachstum gerüstet zu sein.

„Gemeinsam verfolgten wir verschiedene Ansätze und entwickelten Konzepte, von denen wir manche auch wieder verwarfen“, erinnert sich Sebastian Hessenberger. „Die Experten von Zyklomat und Herr Schröder lieferten bereits im Vorfeld exzellenten Support. Sie verbrachten viele Stunden in Teams-Meetings, obwohl sie nicht wussten, ob sie am Ende den Auftrag erhalten würden.“ Tatsächlich hatte der für den technischen Fortschritt zuständige Wirtschaftspsychologe auch andere Hersteller in Betracht gezogen. Das entspricht auch der Konzernvorgabe, der zufolge immer auch Alternativangebote einzuholen sind.

Zur Überprüfung der gemeinsam ausgearbeiteten Konzepte überließ Zyklomat Miba kostenlos eine Testanlage zur Versorgung einer Schleifmaschine. „Dabei handelte es sich um eine vorhandene Messeanlage, die wir geringfügig an die Bedürfnisse in der Schleiferei bei Miba angepasst hatten“, erläutert Jürgen Weckerle, Vertriebsingenieur bei Zyklomat.

Ein Plattenwärmetauscher hält die KSS-Temperatur konstant bei 22 °C und minimiert dadurch den KSS-Verlust durch Verdunstung.

Infos zum Anwender

Die Miba AG entwickelt und produziert Sinterformteile, Motoren- und Industriegleitlager, Reibbeläge, Leistungselektronik-Komponenten und Beschichtungen. Diese sind weltweit in Fahrzeugen, Zügen, Schiffen, Flugzeugen, Kraftwerken, Raffinerien, Kompressoren oder Industriepumpen zu finden. Mit weltweit rund 7.500 Beschäftigten an 31 Standorten erwirtschaftete das Unternehmen 2021 891 Mio. Euro Jahresumsatz.

Überzeugender Technologie-Mix

Zwei auf unterschiedlichen Technologien basierende Angebote schafften es in die engere Auswahl. Obwohl einige unterlegene Anbieter die Zentrifugalabscheidung per Hydrozyklon als nicht mehr zeitgemäß verunglimpften, fiel die Entscheidung zugunsten der Zyklomat-Zentralanlage der Baureihe ZKR.

„Den Ausschlag dafür gaben die überzeugenden Ergebnisse aus dem mehrmonatigen Betrieb der Testanlage, die durch entsprechende Laborergebnisse untermauert werden konnten“, erklärt Sebastian Hessenberger. „Hinzu kam die hervorragende Betreuungsqualität von Zyklomat und Schröder.“

Die kundenspezifische Anlage erzielt dieses hervorragende Aufbereitungsergebnis, indem sie verschiedene Technologien verbindet. Über einen Magnetvorabscheider gelangt der verunreinigte KSS in den Schmutztank. Dort sinken die größeren Partikel nach unten und werden von einem Kratzerförderer ausgetragen. Die im nachfolgenden Prozess angeordnete Zyklomat-Pumpe saugt die noch mit leichteren Teilchen belastete Flüssigkeit ab, verdichtet sie und führt sie den Zyklomat-Hydrozyklonen zu. Diese separieren die Schmutzteilchen bis auf eine Trennkorngrenze von 5 µm. Abschließend gelangt die Flüssigkeit in den Reintank, von wo das gereinigte KSS wieder zu den Maschinen gepumpt wird.

„Diese Trennkorngrenze betrifft auch den Schleifkorund, welcher von seiner Dichte her deutlich leichter und somit prinzipiell schwieriger abzutrennen ist“, erläutert Jürgen Weckerle. „Für den hier vorliegenden Prozess hätten Sie mit einem Bandfilter keine Chance gehabt, eine Verbesserung gegenüber dem Alt-System zu erzielen.“ Sebastian Hessenberger kann das betätigen, denn auch solche Anlagen sind bei Miba in Betrieb und die Reinheitsergebnisse dort fallen weniger gut aus.

„Durch den Hydrozyklon eingebrachte Luftbläschen werden Schwebstoffe im Reintank gezielt an die Wasseroberfläche getrieben und gelangen per Überlauf zurück in den Schmutztank“, ergänzt Stefan Schröder, Vertriebspartner von Zyklomat in Österreich. „Durch die Hilfsfiltration bleibt der Reintank auch nach mehrjährigem Betrieb frei von Ablagerungen und Sedimenten und die Lebendsauer der Emulsionen steigt beträchtlich.“

Trotz der bescheidenen Qualität der Bilder aus dem Elektronenmikroskop deutlich erkennbar ist die gesteigerte KSS-Reinheit (links Altanlage, rechts Versuchsanlage).

Über die Anlage hinaus

Mit der Anlage an sich war es allerdings nicht getan. Zyklomat hat weit über die eigene Anlage hinaus an der Optimierung der KSS-Aufbereitung mitgewirkt. Um ein stimmiges Gesamtwerk zu schaffen, passte Miba die Zuführungstechnik und Scheibenreinigung in der Schleifmaschine mit Nadeldüsen an, um den KSS noch zielgerichteter an die Schleifstelle zu befördern. Die dafür benötigten Pumpen und die Ansteuerung lieferte Zyklomat und integrierte sie an den Schleifmaschinen und in der Zentralanlage.

Installation und Inbetriebnahme mussten an einem betriebsfreien Wochenende erfolgen, um den Produktionsausfall an den normalen Werktagen so gering wie möglich zu halten. Dank der intensiven Abstimmung im Vorfeld konnte die Anlage am Sonntagabend betriebsbereit an die Nachtschicht übergeben werden. Im Schaltschrank ist alles für den Anschluss einer dritten Schleifmaschine vorbereitet, die auch tatsächlich demnächst kommen wird.

V.l.n.r.: Michael Wagner, Geschäftsführer, und Jürgen Weckerle, Vertriebsingenieur bei Zyklomat, sowie Sebastian Hessenberger, technischer Support und Nachwuchsführungskraft bei Miba, und Zyklomat-Vertriebspartner Stefan Schröder freuen sich über den Produktivitätsgewinn als Ergebnis ihrer engen Zusammenarbeit zur Entwicklung der kundenspezifischen KSS-Aufbereitungsanlage.

Wartung und Kühlmittel eingespart

Auch andere Abteilungen interessieren sich mittlerweile für diese Anlage. Das ist wenig verwunderlich angesichts der signifikanten Verbesserungen, die Miba mit dieser Anlage in kürzester Zeit erzielt hat. Zum einen verringerte sich der Aufwand in der Instandhaltung erheblich.

Wartungsarbeiten an den früher verwendeten Anlagen mussten monatlich bei Maschinenstillstand ausgeführt werden. Im Gegensatz dazu können diese bei der neuen Maschine überwiegend im laufenden Betrieb erfolgen. „Das wöchentliche Ablassen und Ausschaufeln des Schmutzbehälters allein bedeutete zwei Stunden unangenehme Arbeit und entfällt nun vollständig“, freut sich Sebastian Hessenberger. „Das Leeren des Behälters nach dem Magnetabscheider erfolgt nun automatisiert und zentral und eliminiert eine weitere manuelle Wartungstätigkeit.“

Die Erneuerung der KSS-Aufbereitung hat zudem Austragung und Verbrauch von Kühlschmierstoff wesentlich reduziert. In den früheren Anlagen erreichte die Flüssigkeit im Sommer nicht selten Temperaturen jenseits von über 40 °C. Das begünstigte das Bakterienwachstum und führte zu erhöhtem Verbrauch durch Verdampfung. Zyklomat integrierte einen Plattenwärmetauscher, der im Haus vorhandenes Prozesskühlwasser nutzt. Dieser hält die KSS-Temperatur konstant auf 22 °C. Damit spielt der KSS-Verlust durch Verdunstung keine nennenswerte Rolle mehr und durch die einhergehende Lufteinbringung, sprich Anreicherung der Emulsion mit Sauerstoff, werden anaerobe Bakterien zuverlässig abgetötet. Genau diese Bakteriensorte ist normalerweise die Hauptursache für ein frühes Umkippen der Emulsion.

Produktivität erhöht

Die wesentlichste Verbesserung durch die erneuerte KSS-Aufbereitung zeigt sich jedoch direkt bei der Produktivität. Im Vorzustand waren die Schleifscheiben häufig von Feinstpartikeln zugeschmiert und brachten daher nicht das optimale Schleifergebnis. Dies konnte durch den Umstieg auf eine neue KSS-Zuführungstechnik mit Nadeldüsen radikal verbessert werden. Messungen im hauseigenen Labor bei Miba ergaben bei fast allen Proben Restschmutzgehalte unter 15 mg/L. Das ist für Schleifanwendungen in dieser Konstellation ein hervorragender Wert, der sich nur durch das ausgeklügelte Zusammenspiel der verschiedenen Technologien erreichen lässt.

Allerdings ermöglichte erst die neue KSS-Aufbereitungsanlage diesen Schritt, denn mit der früher verwendeten Anlagentechnik ließ sich die dafür ausreichende Reinheit nicht erzielen. „Erst die Zyklomat-Reinigungsanlage ermöglichte den Umstieg auf eine neue KSS-Zuführungstechnik mit Nadeldüsen“, bestätigt Sebastian Hessenberger. „Dadurch konnten wir sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten in unseren Schleifmaschinen den Vorschub verdoppeln und somit den Output an Lagerschalen deutlich erhöhen.“