| Titel | Einfluss mikrobieller Lasten auf wassergemischte Kühlschmierstoffe und das Zerspanergebnis |
| Autor | T. Koch, A. Rabenstein, L. Treccani, K. Rezwan, E. Brinksmeier |
| Infos zum Autor | Dr. rer.nat. Thomas Koch, Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, Hauptabteilung Fertigungstechnik, Badgasteiner Straße 3, 28359 Bremen, koch@iwt-bremen.de Prof. Dr.-Ing.habil Ekkard Brinksmeier: Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, Hauptabteilung Fertigungstechnik, Badgasteiner Straße 3, 28359 Bremen, brinksmeier@iwt.uni-bremen.de Dr. rer.nat. Andreas Rabenstein: Amtliche Materialprüfungsanstalt MPA Geschäftsbereich der Stiftung Institut für Werkstofftechnik, Paul-Feller-Straße 1, 28199 Bremen, rabenstein@mpa-bremen.de Dr. rer.nat. Laura Treccani, Universität Bremen, Fachgebiet Biokeramik, Am Biologischen Garten 2, 28359 Bremen, treccani@uni-bremen.de Prof. Dr.-Ing. Kurosch Rezwan, Universität Bremen, Fachgebiet Biokeramik, Am Biologischen Garten 2, 28359 Bremen, krezwan@uni-bremen.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Eine einflussreiche Systemkomponente bei spanabhebenden Bearbeitungsverfahren stellen die Kühlschmierstoffe dar. Sie stellen mit ihren Funktionen und Aufgaben in der Fertigungstechnik einen wesentlichen Prozess- und Kostenfaktor dar. Ihre Hauptaufgaben sind das Kühlen und Schmieren der Bearbeitungsstelle sowie der Abtransport der Späne. Ein großes funktionelles und hygienisches Problem stellt bei der Verwendung wassergemischter Kühlschmierstoffe deren mikrobielle Kontamination dar. Aufgrund ihrer großen Anzahl unterschiedlicher organischer Inhaltsstoffe bieten wassermischbare Kühlschmierstoffe hervorragende Lebensbedingungen für das Wachstum von Mikroorganismen. Die mikrobielle Besiedlung wird von deutlichen Veränderungen der chemischen Zusammensetzung, der Bildung neuer und unbekannter Zwischenprodukten, dem Absinken des pH-Wertes begleitet. Dies wirkt sich nachteilig auf die ursprünglich eingestellten und gewünschten technischen Eigenschaften aus. Damit entstehen Verluste in der Fertigungsqualität und zusätzliche Kosten für das produzierende Unternehmen. In den Abteilungen Fertigungstechnik und Mikrobiologie der Stiftung Institut für Werkstofftechnik wurden Untersuchungen zu den Einflüssen der mikrobiellen Belastung, deren Besiedlungsstrukturen und den daraus resultierenden Auswirkungen auf die Standzeit der Kühlschmierstoffe und die Qualität des Zerspanprozess in verschiedenen Projekten durchgeführt. Im Fokus standen Langzeitzerspanversuche, in denen ein erhöhter Verschleiß an Werkzeugen, der Abbau verschiedener Inhaltsstoffe und die Veränderungen in der mikrobiellen Besiedlungsstruktur nachgewiesen werden konnten. Deutliche Veränderungen waren bei den chemisch-physikalischen Parametern des untersuchten Kühlschmierstoffs ebenso nachweisbar, wie reduzierte Schnittwege der eingesetzten Werkzeuge bei zunehmender mikrobieller Belastung und Alterung des Kühlschmierstoffs. Zum Nachweis der mikrobiellen Verwertung der Einzelsubstanzen des untersuchten Kühlschmierstoffs durchgeführte Abbauuntersuchungen führten zu dem Ergebnis, dass die mikrobielle Verwertung der verschiedenen Inhaltstoffe mit unterschiedlicher Kinetik abläuft. Im Rahmen dieses Beitrags werden die beschriebenen Aspekte detaillierter erläutert, an einem beispielhaften Zerspanprozessen dargestellt, mit Praxisdaten verglichen und Konsequenzen für die Praxis abgeleitet. Abstract The use of metalworking fluids is common practice in metalworking industry. Metalworking fluids prevent an overheating of the workpiece and tools by cooling and lubricating the contact zone as well as they promote the chip flow. Especially the water miscible metalworking fluids are susceptible to the growth and degradation processes of microorganisms, which lead to problems concerning technical and hygienic aspects. Water miscible metalworking fluids provide good growth conditions for bacteria and fung. A wide range of the organic components of the metalworking fluid can function as nutrient and energy sources. The degradation of components of the metalworking fluids leads to changes in their chemical composition and alters technical properties, e.g. a decrease in pH or the reduction in corrosion prevention capacity. As a consequence an increase of tool wear and inadequate workpiece quality can be observed. The premature breakdown of water miscible metalworking fluids is associated with a more frequent renewing of fluid and therefore higher amounts of waste fluids. Investigations of the Foundation Institute for Material Science (IWT) and the University of Bremen facilitate a better knowledge of these processes and showed the changes in bacterial diversity patterns in longterm investigations. |
| Datum | 2009 |
