Fluidmanagement rückt in den Fokus

Der richtige Umgang mit Kühlschmierstoffen birgt Chancen auf eine Kostenreduzierung sowie den besseren Umgang mit Ressourcen.

Lange galten Kühlschmierstoffe als unverzichtbar für die zerspanende Produktion. Mit neuen Verfahren und Gesetzgebungen kommt nun Bewegung in den Markt. Anwender erhalten zusätzliche Optionen. Für Hersteller wird das Geschäft mit dem Betriebsmittel schwieriger.

Bis 2008 war der Verbrauch wassermischbarer Kühlschmierstoffe bei etwa 30 000 t/a nahezu konstant, berichtet Dieter Weidel von der Hamburger Industrieberatung IBW. Als stellvertretender Vorsitzender des VDI-Fachausschusses Kühlschmierstoffe erinnert er sich an den Einbruch der Produktionsmenge um nahezu ein Drittel, verursacht durch die weltweite Finanzkrise. 2015 hatte sich der Verbrauch erholt – vorübergehend, wie der Blick auf die weltweite Konjunkturentwicklung vermuten lässt. Kühlschmierstoffe wurden laut Weidel früher als „notwendiges Übel“ betrachtet. Inzwischen sei man sich ihrer Bedeutung bewusst und betrachte sie „als Bestandteil des Tribosystems Zerspanung“.

Kühlschmierstoffe werden in der VDI-Richtlinie, deren Blatt 1 derzeit überarbeitet wird, als „unverzichtbares Medium“ für die Bearbeitung von Metallen bezeichnet. Zwar gibt es die Trockenbearbeitung, aber „reine Trockenbearbeitung hat einen marginalen Stellenwert“, betont Weidel. In 90 % der Fälle handle es sich um Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung, die nicht mehr als 50 ml/h verbrauchen darf.

Die Kühlschmierstoffe werden im Wesentlichen in zwei Kategorien eingeteilt. Ölbasierende Stoffe sind nicht mit Wasser mischbar. Bei wassermischbaren Kühlschmierstoffen handelt es sich um ein Konzentrat, das mit Wasser zur Verwendung angereichert wird. Weitere Stoffe wie synthetische oder biokompatible Produkte spielen eine geringe Rolle.

Zwei Trends kennzeichnen die Entwicklung der Branche: Regulatorische Maßnahmen und Veränderungen bei der Technik der Metallbearbeitung. Der politische Einfluss durch die Chemikaliengesetzgebung der EU „beschäftigt die Unternehmen bereits jetzt sehr stark“, berichtet Stephan Baumgärtel. Der Geschäftsführer des Verbands Schmierstoffindustrie verweist auf die 2018 anstehende dritte Registrierungsphase für Reach (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), die nach seiner Ansicht zu einer Marktbereinigung führen wird.

Der Absatz von Kühlschmierstoffen verläuft parallel zur Entwicklung des produzierenden Gewerbes. „Veränderte Bearbeitungsverfahren mit Minimalmengenschmierung, kryogener (mit flüssigem Stickstoff) und Hochdruckkühlung sowie neue Materialien führen dazu, dass „tendenziell weniger Kühlschmierstoffe benötigt werden“, erklärt Baumgärtel. Die Fluide würden besser, der Umgang mit ihnen sorgsamer und damit auch die verbrauchten Volumina kleiner. Das sieht er als Chance für den innovativen Mittelstand, der die Branche prägt.

Insgesamt werden in Deutschland gut 1 Mio. t Schmierstoffe pro Jahr verbraucht. Während die größte Menge für Motoren und Industrieanlagen benötigt wird, verbraucht die Zerspanungsindustrie einen sehr geringen Anteil. 28 258 t nicht wassermischbare Metallbearbeitungsöle führt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle für 2015 in der Statistik auf. An wassermischbaren waren es 21 352 t, die gegenüber dem Vorjahr zwar um etwa 25 % zulegten. Baumgärtel hält diesen Sprung aber für zu hoch und vermutet eine statistische Ungenauigkeit.

Mit der Produktion und Entwicklung von Kühlschmierstoffen beschäftigt sich u.a. Rhenus Lub in Mönchengladbach. „Die Industrie möchte Kühlschmierstoffe am liebsten vermeiden, aber die vielfältigen Anforderungen an die Qualität von Bauteilen sowie an den gesamten Produktionsprozess lassen dies nicht zu“, betont Daniele Kleinmann, Leiterin des Produktmanagements. Die Branche sei tagtäglich mit den Zielen Prozesssicherheit und Kostenreduktionen konfrontiert. „Man muss sich die Prozesse genau anschauen, um dem Kunden hohe Wirtschaftlichkeit zu ermöglichen“, so Kleinmann. Auch dadurch erklärt sich der langfristige Rückgang beim Verbrauch, da die Prozesse effizienter würden.

Zur Prozessoptimierung hat das Unternehmen ein kennzahlenbasierendes Fluidmanagementsystem entwickelt. „Derartige Serviceangebote nehmen dem Anwender alles rund um die Kühlschmierstoffe ab“, sagt Kleinmann, „und damit kann er erhebliche Kosteneinsparungen realisieren.“ Erfahrungswerte von Rhenus Lub zeigen, dass mit dem Fluidmanagement durchschnittliche Kosteneinsparungen von 15 % bis 20 % erzielt werden können.

Zu Diskussionen über alternative Materialien sowie Minimalmengenschmierung und Trockenbearbeitung sagt Kleinmann: „Bei allen interessanten Ansätzen muss man beachten, dass es sowohl sinnvolle aber auch irreführende Diskussionen rund um dieses Thema gibt.“ Aus diesem Grund sei es notwendig, genau hinzusehen und spezifische Lösungen zu erarbeiten, damit der jeweilige Kühlmittelverbrauch ohne Qualitätseinbußen reduziert werden kann.