Methoden der Rauheitsmessung

Die Rauheitsmessung ermöglicht es, ein Substrat hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit, Funktion und Verschleißverhalten zu beurteilen. Die Messung der Oberflächenrauheit ist weitgehend nach internationalen Normen wie der DIN EN ISO 4287 standardisiert. Die Messverfahren lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen.

Subjektive Rauheitsmessung

Subjektive Methoden nutzen die Sinneswahrnehmung oder Vergleichsmuster zum Einschätzen der Rauheit einer Funktionsfläche. Typische Verfahren sind:

• Finger- oder Fingernageltest: Menschen sind in der Lage, erstaunlich kleine Unterschiede auf einem Substrat zu fühlen. Die Methode ist jedoch nicht reproduzierbar.
• Visuelle Beurteilung: Durch „Gegen-das-Licht-Halten“ werden Riefen, Schleifspuren und Glanzunterschiede erkennbar.
• Vergleichsplatten (Rauheitsnormal): Genormte Musterplatten mit definierten Rauheitswerten werden neben das Substrat gehalten. Dieses Verfahren ist halbsubjektiv, weil die Referenz objektiv ist, die Wahrnehmung jedoch nicht.

Diese Verfahren sind sehr schnell und überall einsetzbar, da sie keine Geräte erfordern. Allerdings sind sie nicht normgerecht und stark von den Lichtverhältnissen sowie der Erfahrung und Tagesform des Prüfers abhängig. Zudem erlauben sie keine quantitativen Messungen, etwa zum Ra-Wert oder zum Rz-Wert.

Objektive Rauheitsmessung

Bei den objektiven Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenrauheit werden mechanisch-taktile und optische Methoden unterschieden. Bei ersteren steht das Tastschnittverfahren (Profilometer) im Vordergrund. Hierbei fährt ein Diamant-Taster über die Funktionsfläche und erfasst typische Rauheitskennwerte wie den Ra-Wert, die gemittelte Rautiefe oder für die Tribologie wichtige Größen wie die Kerntiefe (Rk), die gemittelte Rauheitskuppenhöhe (Rpk) oder die gemittelte Riefentiefe (Rvk).

Zu den bedeutendsten optischen Verfahren zählen:

• Konfokale Mikroskopie: erzeugt ein hochaufgelöstes 3D-Oberflächenprofil
• Weißlichtinterferometrie: extrem präzise und daher ideal für sehr glatte Oberflächen (z. B. Optik, Halbleiter)
• Laser-Scanning / Fokusvariation: gut für raue und komplexe Geometrien
• Rasterkraftmikroskopie (englisch: atomic/scanning force microscope, kurz: AFM): kommt bei Nanostrukturen zur Anwendung, beispielsweise in der Materialforschung

Die Vorteile der objektiven Rauheitsmessung liegen in normgerechten, reproduzierbaren Messwerten. Sie eignet sich für die Dokumentation, die Qualitätssicherung und die Forschung und ermöglicht sowohl 2D- als auch 3D-Analysen. Es gibt aber auch einige Nachteile wie hohe Kosten und die Empfindlichkeit gegenüber Schmutz und Vibrationen. Tastschnittverfahren messen zudem nur eine Linie, nicht die gesamte Funktionsfläche, während optische Verfahren bei transparenten und stark reflektierenden Oberflächen an ihre Grenzen stoßen können. Einen breiteren Überblick über Prüfmethoden bietet unser Artikel zu den

Verfahren der Oberflächenanalyse.

Viele Unternehmen der Metallbearbeitung selektieren mit subjektiven Methoden vor, bevor sie das Tastschnittverfahren mit Profilometer oder optische Systeme einsetzen.

Die wichtigsten Rauheitskennwerte im Überblick

Bei der Erfassung der Oberflächenrauheit kommen verschiedene Rauheitskennwerte zum Tragen, die entlang einer festgelegten Messlänge gemessen werden. Was jeweils als rau anzusehen ist, wird durch die sogenannte Grenzwellenlänge definiert.

Ra-Wert (Mittenrauwert)

Beim Ra-Wert handelt es sich um den arithmetischen Mittelwert der Beträge aller Profilabweichungen entlang der Messstrecke. Der Mittenrauwert sagt nichts über die Verteilung der Rauheit über die Messlänge hinweg aus, sondern nur über das durchschnittliche Rauheitsprofil. Der Ra-Wert ist Standard auf technischen Zeichnungen und das Kürzel nach DIN EN ISO 4287 genormt. Eingesetzt wird er zum Beispiel bei Lieferantenvergleichen und zur Prozessüberwachung.

Rz-Wert (gemittelte Rautiefe)

Der Rz-Wert ist vor allem in der Automobilindustrie verbreitet. Er wird ermittelt, indem eine Messstrecke in fünf Einzelmessstrecken unterteilt, für jede die Rautiefe gemessen und aus den Ergebnissen der Durchschnittswert gebildet wird. Die Länge der Gesamtmessstrecke entspricht dabei üblicherweise dem Fünffachen der Grenzwellenlänge.

Bei Wiederholungsmessungen ist die gemittelte Rautiefe weniger stabil als der Ra-Wert. Relevant ist der Rz-Wert in Bereichen, wo sich Spitzen und Täler auf die Funktion auswirken, etwa bei Zylinderlaufflächen, Ventilsitzen oder Dichtflächen.

Rmax (maximale Profilhöhe)

Rmax ist die größte einzelne Profilhöhe auf der gesamten Messlänge. Der Wert zeigt zum Beispiel einen tiefen Kratzer, einen Gussfehler oder eine Beschädigung. Er ist bei sicherheitskritischen Bauteilen von Belang, bei denen kein einziger Defekt akzeptabel ist.

Bedeutung der Oberflächenrauheit in der Oberflächentechnik

Die Rauheit von Werkstückoberflächen beeinflusst die Auswahl, die Auslegung und die Wirksamkeit einer Vorbehandlung wie Strahlen, Schleifen oder den Auftrag einer Lack- oder Konversionsschicht. Daher gilt sie als zentraler Stellhebel der Oberflächentechnik. Praktische Konsequenzen für die Metallbearbeitung ergeben sich vor allem in diesen Bereichen:

Tribologie: Reibung, Schmierung und Verschleiß

Die Oberflächenrauheit ist ein entscheidender Faktor in der Tribologie. Sehr glatte Flächen verhindern die Ausbildung stabiler Schmierfilme, während rauere die Kontaktrauheit und Spitzenbelastungen verstärken. Um ein bestmögliches Rauheits- und Reibungsverhalten zu erreichen, werden je nach Anforderungen verschiedene Verfahren der Vorbehandlung (z. B. Honen, Läppen, Strahlen oder Schleifen) und spezielle Beschichtungen (z. B. DLC-Coating) eingesetzt.

Korrosionsschutz

Bei rauen Oberflächen ist die Kontaktfläche zu schädigenden Einflüssen größer. Das kann den Korrosionsprozess beschleunigen. Glatte Oberflächen bieten hingegen weniger Angriffspunkte für Korrosionsmedien. Das Aufbringen einer Konversionsschicht, oft in Verbindung mit einer Lackierung, vermindert die Oberflächenrauheit und trägt damit zu einem besseren Korrosionsschutz bei.

Haftung von Beschichtungen und Klebungen

Die Oberflächenrauheit steuert die Benetzbarkeit und die mechanische Verzahnung. Ein gewisser Rauheitsgrad verbessert die Haftfestigkeit. Um das Oberflächenprofil für Oberflächenbehandlungen wie Lackierung, Klebung oder den Auftrag einer Konversionsschicht zu optimieren, wird in aller Regel eine Vorbehandlung (z. B. Strahlen, Schleifen, chemische Aktivierung) durchgeführt.

Dichtheit und Abdichtung

Dichtflächen benötigen eine definierte Oberflächenbeschaffenheit, damit Dichtmaterialien die Poren optimal verschließen. Eine zu hohe Oberflächenrauheit führt zu Leckagen, eine zu geringe beeinträchtigt die Dichtungsfunktion. Zeichnungsspezifikationen für Dichtflächen enthalten oft einen expliziten Ra-/Rz-Wert und Hinweise auf eine gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung.

Optische und funktionale Oberflächen

Rauheit auf Mikro- bis Nanometerskala bestimmt Glanz, Streuung und taktile Wahrnehmung. Funktionale Effekte wie Hydrophobie und Anti-Fingerprint-Eigenschaften werden ebenfalls über Mikro- und Nanostrukturen erzeugt. Oft werden in der Oberflächentechnik Kombinationen aus Präzisionsbearbeitung und Beschichtung genutzt, um die gewünschten optischen und/oder funktionalen Spezifika zu erzielen.

Folgeprozesse der additiven Fertigung

Additiv gefertigte Bauteile weisen oft charakteristische Rauheitsmuster auf, die sich auf Nachbearbeitungsschritte und die Eignung bestimmter Verfahren der Oberflächentechnik auswirken. Prozessketten in der Metallbearbeitung werden daher so geplant, dass die Oberflächenrauheit auf ein für Beschichtung und Funktion geeignetes Niveau gebracht wird. Dabei wird die Grenzwellenlänge gezielt eingesetzt, um prozessbedingte Strukturen im Oberflächenprofil zu identifizieren.

Oberflächenrauheit als Schlüsselfaktor für Funktion und Qualität technischer Bauteile

Die Oberflächenrauheit wirkt sich maßgeblich auf die Funktion und Haltbarkeit sowie das Reibungs- und Korrosionsverhalten von Substraten aus. Als Kenngröße der Oberflächenbeschaffenheit ist sie ein entscheidender Faktor zur Qualitätssicherung in der Fertigungstechnik. Eine präzise Festlegung und Messung von Rauheitskennwerten wie Mittenrauwert oder Rautiefe gemäß ISO-Normen wie DIN EN ISO 4287 ist unerlässlich, um Funktionalität und Zuverlässigkeit eines Bauteils sicherzustellen. Welche Prozessparameter dabei neben der Rauheit eine Rolle spielen, hängt vom jeweiligen Verfahren und den Anforderungen an das Endprodukt ab.

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In modernen Industrieanwendungen ist hochfester Stahl unverzichtbar, insbesondere dort, wo hohe Tragfähigkeit, strukturelle Stabilität und ein geringes Gewicht bei maximaler Sicherheit gefordert sind. Seine enorme Belastbarkeit erkauft er sich jedoch mit einer kritischen Schwachstelle: Er reagiert besonders empfindlich auf atomaren Wasserstoff. Eine galvanische Verzinkung erzielt bei dieser Werkstoffgruppe keinen ausreichenden Schutz gegen Wasserstoffversprödung. Die entscheidende technische Lösung bietet die Zinklamellenbeschichtung, bei der systembedingt kein Wasserstoff in das Metallgefüge gelangt.

Zinklamellenbeschichtung im Überblick: Verfahren, Aufbau, Wirkungsweise

Bei einer Zinklamellenbeschichtung handelt es sich um einen nicht-elektrolytisch aufgetragenen Korrosionsschutz, der aus einer Mischung mikroskopisch kleiner Zink- und Aluminiumlamellen besteht. Diese Plättchen liegen dachziegelartig übereinander und werden durch ein anorganisches Bindemittel zusammengehalten.

Anders als die galvanische Verzinkung erfolgt der Auftrag nicht unter Einfluss von elektrischem Strom in einem Elektrolyt-Bad. Stattdessen wird das Zink in Form loser Partikel oder Flocken auf das Bauteil aufgebracht. Kleine Teile wie Schrauben werden hierzu meist im sogenannten Tauchschleuderverfahren behandelt: Sie werden in das Beschichtungsmedium getaucht und anschließend in einer Zentrifuge geschleudert, um überschüssiges Material gleichmäßig abzuwerfen. Größere Bauteile werden im Spritzverfahren beschichtet. Tauchen und Spin-Coating sind ebenfalls möglich. Nach dem Auftrag geht es in einen Ofen, wo die Schicht bei circa 200 bis 240 °C eingebrannt wird. Durch die hohen Temperaturen härtet sie aus, wobei sie sich fest mit der Oberfläche vernetzt.

Häufig bestehen Zinklamellenbeschichtungen aus zwei aufeinanderfolgenden Schichten:

• Basecoat: Das ist die eigentliche Zinklamellenbeschichtung. Direkt auf das zu behandelnde Substrat aufgebracht, bestimmt diese Grundschicht aus Zink- und Aluminiumlamellen die Korrosionsschutzeigenschaften.
• Topcoat: Die optionale zweite Lage ergänzt den Schichtaufbau um zusätzliche Eigenschaften (z. B. Farbe, chemische Beständigkeit, ein exaktes Anzugsmoment bei Schrauben, definierte Reibungszahlanforderungen).

Dieses Beschichtungssystem bewirkt einen zweifachen Schutz. Zum einen bilden die flachen Lamellen eine Barriere, die Feuchtigkeit und Sauerstoff vom Stahl fernhält. Zum anderen opfert sich das Zink wie bei der klassischen Verzinkung als „Anode“, um den Stahl auch bei leichten Beschädigungen der Schicht möglichst lange vor Rost zu schützen (kathodischer Schutz).

Eigenschaften und Vorteile von Zinklamellenbeschichtungen

Zinklamellen-Systeme vereinen physikalische Schutzbarrieren mit elektrochemischen Eigenschaften. Die wichtigsten Leistungsmerkmale im Überblick:

• sehr guter Korrosionsschutz (240 bis 1.500 h im Salzsprühnebeltest, je nach Anforderung und Schichtdicke)
• verzögerte Rot- und Weißrostbildung sowie Kontaktkorrosion
• Temperaturbeständigkeit (je nach Beschichtungssystem 180 bis 300 °C)
• Chemikalienbeständigkeit (Säuren, Basen, Reiniger, Benzin, Öle)
• gute Reibungseigenschaften für Verbindungselemente wie Schrauben und Muttern
• kein Warmlöseverhalten
• keine Gefahr von Wasserstoffversprödung bei hochfesten Verbindungselementen (z. B. Automobilschrauben)
• elektrische Leitfähigkeit
• Schichtdicke oft nur zwischen 5 und 15 µm (bei Bedarf bis 25 µm)

Der Hauptvorteil der Zinklamellenbeschichtung liegt in der Vermeidung der Wasserstoffversprödung. Hiervon profitiert vor allem hochfester Stahl: Bauteile behalten ihre volle statische und dynamische Festigkeit ohne das Risiko plötzlicher Sprödbrüche. Damit ist das Verfahren überall dort gefragt, wo galvanische Verfahren wegen der Gefahr eines Wasserstoffeintrags ausscheiden.

Durch gezielt formulierte Topcoats lassen sich die Reibungszahlen exakt definieren, was für die automatisierte Montage von Verbindungselementen wie Automobilschrauben unerlässlich ist. Zudem bilden Zinklamellen-Systeme eine hervorragende Basis für anschließende Lackierungen oder Pulverbeschichtungen. Moderne Formulierungen sind Cr(VI)-frei und erfüllen gängige Umweltnormen wie REACh oder RoHS.

Einsatzgebiete für Zinklamellenbeschichtungen

Der Korrosionsschutz mittels Zinklamellen hat sich in zahlreichen Branchen etabliert. Er ist überall dort Standard, wo extreme Belastbarkeit, Maßhaltigkeit und Sicherheit gegen Bauteilversagen gefragt sind.

Automobilindustrie

Hier ist die Beschichtung mit Zinklamellen für sehr viele sicherheitsrelevante Teile vorgeschrieben, etwa für Verbindungselemente wie Schrauben (z. B. Zylinderkopfschrauben), Muttern und Bolzen, für Fahrwerk und Bremsen (Federn, Bremsscheiben-Töpfe, Clips und Halterungen, die Spritzwasser und Streusalz standhalten müssen) sowie für Bauteile im Motorraum, die hohen Temperaturen und aggressiven Flüssigkeiten ausgesetzt sind. Da moderne Formulierungen Cr(VI)-frei sind, erfüllen sie zudem die strengen Vorgaben der Altfahrzeugverordnung.

Bauindustrie und Infrastruktur

In diesen Branchen bietet der Korrosionsschutz mit Zinklamellen vor allem dort Vorteile, wo die Wartung schwer zugänglicher Bauteile schwierig und teuer wäre. Typische Anwendungen finden sich im Stahlbau (z. B. Schraubverbindungen in Brücken oder Masten), in der Photovoltaik (Montagegestelle und Verbindungselemente für Solarparks) sowie im Tunnelbau (Befestigungselemente in feuchtem, chemisch aggressivem Umfeld).

Erneuerbare Energien (Windkraft)

Windkraftanlagen, insbesondere Offshoreanlagen, unterliegen extremen Witterungsbedingungen. Hier kommt der Korrosionsschutz mit Zinklamellen unter anderem bei massiven, hochfesten Rotorblatt-Bolzen zum Tragen, bei denen ein plötzlicher Sprödbruch fatale Folgen hätte, sowie bei Turmverbindungen, deren Verbindungselemente enorme mechanische Spannungen aushalten müssen.

Maschinen- und Anlagenbau

In dieser Branche bieten sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Typische Beispiele sind Land- und Forstmaschinen, deren Bauteile in direktem Kontakt zu Düngemitteln, Erde und Feuchtigkeit stehen, Schienenfahrzeuge mit Sicherungselementen im Fahrwerk und an den Waggon-Kupplungen sowie elektrotechnische Anwendungen wie Erdungselemente und Kleinteile in Schaltschränken, bei denen dauerhafter Korrosionsschutz die elektrische Leistungsfähigkeit sichern und einen Anstieg der Übergangswiderstände verhindern muss.

Die Rolle von Vorbehandlung und Haftvermittlung bei der Zinklamellenbeschichtung

Zinklamellen-Systeme können ihre volle Leistungsfähigkeit nur dann entfalten, wenn sie optimal auf der Bauteiloberfläche haften und beständig gegen Unterwanderung sind. Die Voraussetzung dafür schafft eine sorgfältige Vorbereitung der Metalloberfläche. Die Kluthe GmbH hat hierfür zwei hochwertige Produktreihen im Programm.

DECORRDAL

Die chemische Konversionsbehandlung mit DECORRDAL sorgt für eine mikroraue, hochreaktive Oberfläche, an der die Zinklamellen chemisch perfekt anbinden können. In der Praxis wird für hochfeste Schrauben meist eine Zinkphosphatierung (z. B. aus der 500er-Serie) gewählt, da sie die beste Kombination aus Maßhaltigkeit und mechanischer Verzahnung für die anschließende Beschichtung bietet. Bei modernen Fertigungslinien mit Fokus auf Energieeffizienz rücken die Dünnschicht-Verfahren der 900er-Serie immer stärker in den Vordergrund. Beide DECORRDAL-Serien sind komplett chromfrei und bilden damit eine ökologische Grundlage für den Schichtaufbau. Da auch moderne Zinklamellen-Systeme chromfrei sind, erfüllt somit die gesamte Prozesskette höchste Umweltstandards.

SUPRABOND

SUPRABOND spielt bei der Vorbereitung für den Korrosionsschutz mit Zinklamellen eine doppelte Rolle. Es dient einerseits als leistungsstarker Haftvermittler, der die dauerhafte Verbindung zwischen Metall und Lamellen sicherstellt, und agiert andererseits als essenzieller Prozesshilfsstoff, der eine fehlerfreie und effiziente Applikation im industriellen Maßstab gewährleistet. Die Produkte der SUPRABOND-Serie ermöglichen ebenfalls chromfreie Korrosionsschutzsysteme.

Dass der konsequent chromfreie Schichtaufbau keine Kompromisse bei der Widerstandsfähigkeit erfordert, belegen die Ergebnisse im standardisierten Salzsprühnebeltest. Während herkömmliche Verfahren bei hochfesten Bauteilen oft an ihre Grenzen stoßen, überzeugen chromfreie Zinklamellen-Systeme mit Standzeiten, die deutlich über den Marktanforderungen liegen.

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Grundlagen der Gitterschnittprüfung nach DIN EN ISO 2409

Die Gitterschnittprüfung ist eine einfache Methode zur Einschätzung der Haftfestigkeit ein- und mehrlagiger Beschichtungen. Sie ist ein Standardverfahren zur Qualitätssicherung bei der Pulverbeschichtung und beim Nasslack. Die Prüfung lässt sich unkompliziert und schnell durchführen und erfordert kaum apparativen Aufwand. Die Investitionskosten sind niedrig und der Einsatzbereich breit.

Geeignet ist der Gitterschnitt für Schichtdicken bis etwa 250 µm sowie für strukturierte Oberflächen mit höheren Schichtstärken.

Da es sich um ein zerstörerisches Prüfverfahren handelt, wird er nur in definierten Bereichen des Bauteils oder auf Musterteilen durchgeführt. Kenntnisse über die Metallbearbeitung und den Lackierprozess erleichtern die Auswahl des Prüfbereichs.

Bewertungsstufen beim Gitterschnitt

Die DIN EN ISO 2409 nennt mehrere Kennwerte, die von Gt 0 bis Gt 5 reichen. Diese lassen sich wie folgt einordnen:

• Gt 0: glatte Schnittkanten, keine Ablösungen (sehr gute Lackhaftung)
• Gt 1: minimale Ablösungen an den Schnittpunkten des Gitters (abgelöste Fläche maximal 5 Prozent des Prüfbereichs)
• Gt 2: Ablösungen an Schnittpunkten und/oder entlang der Schnittkanten (abgelöste Fläche zwischen 5 und 15 Prozent des Prüfbereichs)
• Gt 3: teilweise oder vollständige Ablösung der Schnittkanten (abgelöste Fläche zwischen 15 und 35 Prozent des Prüfbereichs)
• Gt 4: breitflächige Ablösungen entlang der Schnittkanten oder teilweise bis vollständige Ablösung der Quadrate (abgelöste Fläche zwischen 35 und 65 Prozent des Prüfbereichs)
• Gt 5: jegliche Ablösung über 65 Prozent der Prüffläche (sehr schlechte Lackhaftung)

Die Gitterschnittprüfung liefert lediglich eine visuelle Beurteilung, aber keinen Messwert im physikalischen Sinne. Genau genommen zeigt sie, wie sich eine Lackierung bei Verletzung und Scherbeanspruchung verhält.

Ablauf der Gitterschnittprüfung

In die zu prüfende Beschichtung wird mit einem speziellen Schneidwerkzeug ein Schnittgitter eingeritzt. Dieses umfasst sechs parallele Schnitte sowie sechs weitere Schnitte im rechten Winkel zu diesen, sodass ein gleichmäßiges Quadratmuster entsteht. Alle Schnitte müssen bis auf den Metalluntergrund gehen und diesen leicht an- oder einritzen, ohne ihn übermäßig zu verletzen.

Die einzelnen Schnitte liegen einen bis drei Millimeter auseinander, abhängig von der Schichtdicke und der Härte sowie Art des Untergrunds. Für Metalluntergründe gilt:

• Schichtdicken bis 60 µm: 1 mm Rasterabstand
• Schichtdicken von 61 bis 120 µm: 2 mm Rasterabstand
• Schichtdicken von 121 bis 250 µm: 3 mm Rasterabstand

Nachdem der Kreuzschnitt eingebracht wurde, sind lose Partikel der Beschichtung zu entfernen. Hierzu können Druckluft bzw. Stickstoff, eine weiche Bürste oder Klebeband verwendet werden. Letzteres wird parallel zu einer Schnittrichtung aufgeklebt und nach spätestens fünf Minuten ruckartig in einem Winkel von 60 Grad entfernt. Anschließend folgt die visuelle Begutachtung durch den Vergleich des Schnittrasterbildes mit Referenzbildern aus der DIN EN ISO 2409. Je nach Art und Ausprägung der Abplatzung wird die Bewertungsstufe festgelegt. Für den Korrosionsschutz ist beispielsweise ein Gitterschnitt-Kennwert von Gt 0 bis Gt 1 akzeptabel.

Da die Ergebnisse der Gitterschnittprüfung je nach Substrat, klimatischen Bedingungen und Kraftaufwand variieren, ist es unerlässlich, diesbezügliche Vorgaben der DIN EN ISO 2409 strikt einzuhalten.

Typische Fehlerquellen der Gitterschnittprüfung

In der Praxis können verschiedene Fehler das Prüfergebnis verfälschen. Gerade bei Nasslacken kann ein zu früher Hafttest zu einem schlechteren Kennwert führen, weil der Lack noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Ebenfalls problematisch ist ein inkorrekter Schneidendruck. Bei zu geringem Druck ist der Gitterschnitt zu flach, während zu hoher Druck den Untergrund übermäßig beschädigt. Beides führt zu fehlerhaften Resultaten.

Ein falscher Abreißwinkel beim Test mit Klebeband kann dazu führen, dass die Beschichtung eher reißt oder sich untypisch verhält. Eine weitere Fehlerquelle ist Klebeband mit zu geringer Klebkraft.

Unabhängig von der Durchführung wirken sich auch Verschmutzungen auf dem Metalluntergrund auf das Ergebnis aus. Staub und Öl beeinflussen die Lackhaftung ebenso wie Reste der Oberflächenvorbehandlung. Schon eine minimale Verunreinigung kann das Schnittrasterbild signifikant verändern.

Interpretation und Einordnung der Ergebnisse der Gitterschnittprüfung

Eine sinnvolle Bewertung der Gitterschnitt-Resultate ist nur unter Berücksichtigung des jeweiligen Beschichtungssystems möglich. Ein Schnittrasterbild, das bei einem spröden Lack als unkritisch gilt, kann bei einem elastischen System bereits auf eine unzureichende Lackhaftung hindeuten. Wichtig ist daher, das Ergebnis nicht isoliert, sondern im Kontext von Materialeigenschaften, Oberflächenvorbehandlung und Einsatzbereich zu interpretieren.

Ebenfalls hilfreich für die Einordnung ist der Vergleich mit früheren Prüfungen. Damit lässt sich gut erkennen, ob der Beschichtungsprozess stabil läuft oder ob es nachteilige Veränderungen im Lack, in der Konversionsschicht oder in der Aushärtung gibt. Auf diese Weise kann eine Gitterschnittprüfung nicht nur eine Momentaufnahme liefern, sondern auch unerkannte Schwachstellen bei der Lackierung aufdecken.

Rolle der Gitterschnittprüfung im Zusammenspiel mit anderen Prüfverfahren

Häufig kommt der Gitterschnitt zum Einsatz, wenn die Haftfestigkeit neuer Beschichtungsmaterialien geprüft, Verfahren der Oberflächenvorbehandlung verglichen oder Modifikationen im Beschichtungsprozess abgesichert werden sollen. Bei Reklamationen und Schadensanalysen ist die Gitterschnittprüfung oft der erste Ansatz bei der Eingrenzung von Problemen mit der Lackhaftung.

In der Qualitätssicherung steht der Gitterschnitt selten allein. Er ergänzt andere Verfahren, die weitere Informationen zur Wirksamkeit einer Konversionsschicht liefern können. Dazu gehören Haftzugprüfungen, die quantitative Werte zur Bestimmung der Haftfestigkeit bereitstellen, sowie Biege- und Kratztests, die das Verhalten mechanisch beanspruchter oder flexibler Beschichtungen aufzeigen. In aller Regel dient sie als schneller Indikator für die Lackhaftung, während die anderen Prüfmethoden eine größere Detailtiefe liefern.

Gitterschnittprüfung ermöglicht unkomplizierte Haftungsbewertung

Unter den richtigen Rahmenbedingungen durchgeführt, kann eine Gitterschnittprüfung zeigen, ob ein Lackaufbau zuverlässig verankert ist. Bei Bedarf können ergänzende Prüfverfahren helfen, die Lackhaftung genauer zu beurteilen. Entscheidend ist immer die Einordnung des Ergebnisses unter Betrachtung des gesamten Beschichtungssystems. Dazu gehören die Eigenschaften des Lackmaterials, die Qualität der Vorbehandlung und die Wirksamkeit der Passivschicht, die als Haftgrund eine zentrale Rolle spielt.

Am Schnittrasterbild lässt sich ablesen, ob der Lackaufbau den Anforderungen des Einsatzbereichs gerecht wird oder ob Anpassungen erforderlich sind. Damit liefert der Gitterschnitt trotz seiner Einfachheit wertvolle Hinweise auf die Zuverlässigkeit der geprüften Beschichtung.

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Kunststoffe sind als Verpackungsmaterial, Isolierungen, Werkstoff für unterschiedlichste Maschinen und Geräte sowie als Beschichtungsstoff weit verbreitet. Leider breiten sie sich auch immer mehr in der Umwelt aus. Abhilfe kann das Recycling von Kunststoff schaffen. Allerdings unterscheiden sich die Verfahren stark in ihrer Wirkung auf Stoffkreisläufe und Energiebilanz. Die Möglichkeiten der Kunststoffverwertung reichen von der werkstofflichen Wiederverwendung über die rohstoffliche Aufbereitung bis hin zur energetischen Nutzung. Hier erhalten Sie einen Überblick über chemische Verfahren, mit denen sich Kunststoffabfälle verwerten lassen.

Beschaffenheit der Kunststoffabfälle und Grad der Vermischung

Die Auswahl von Recyclingverfahren im Rahmen des Kunststoffrecyclings hängt von der Beschaffenheit der Materialien und vom Grad der Vermischung der unterschiedlichen Wertstoffe ab. Bei der Beschaffenheit unterscheiden sich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere voneinander. Thermoplaste (z. B. PVC, Polyethylen, Polypropylen) werden beim Erhitzen weich. So lassen sie sich leicht in eine neue Form pressen und nach dem Erkalten wiederverwenden.

Um sie zu recyceln, können die chemischen Verbindungen in den Makromolekülen aufgelöst werden (Solvolyse). Elastomere verhalten sich wie Gummi. Auch sie zersetzen sich bei hohen Temperaturen. Eine Verwertung ist außerdem nach dem Zerkleinern beispielsweise als Füllstoff in Bitumen möglich.

Der Grad der Vermischung entscheidet über zusätzliche Arbeitsschritte beim Kunststoffrecycling. Am leichtesten lassen sich sortenreine Kunststoffabfälle verwerten. Sind unterschiedliche Kunststoffarten miteinander vermischt, mit anderen Werkstoffen verbunden oder verschmutzt, ist die Wiederverwertung meist nur nach aufwändigen Trenn- und Sortierprozessen möglich. Das trifft vor allem auf gesammelte Verpackungsabfälle, Verbundwerkstoffe und beschichtete Bauteile zu. Die Oberflächentechnik verbessert die Gebrauchseigenschaften von Kunststoffteilen häufig durch Beschichtungen, die das Recycling von Kunststoff stören und deshalb zuvor entfernt werden müssen.

Möglichkeiten der Kunststoffverwertung im Überblick

Für die Verwertung von Kunststoffen stehen für die Kreislaufchemie werkstoffliche, rohstoffliche und energetische Verfahren zur Verfügung. Beim werkstofflichen Recycling bleibt das Material erhalten. Die Wertstoffe werden durch trocken- und nasschemische oder lösemittelbasierte Aufbereitung auf einen erneuten Einsatz vorbereitet. Die genutzten Prozesse sind vorwiegend mechanisch-physikalischer Natur. Die Chemie kommt bei der rohstofflichen Kunststoffverwertung zum Einsatz. Ziel ist die Umwandlung von Kunststoff in einen Rohstoff, der zu den gleichen oder neuen Materialien weiterverarbeitet werden kann. Die energetische Verwertung gehört nicht zum Kunststoffrecycling in der Chemie, weil die Stoffe zur Energiegewinnung verbrannt werden. Dennoch bildet sie eine der Möglichkeiten der Kunststoffverwertung, wenn weder werkstoffliches noch rohstoffliches Recycling wirtschaftlich sinnvoll umsetzbar sind.

Welche dieser Möglichkeiten der Kunststoffverwertung im Einzelfall zum Tragen kommt, hängt von mehreren Faktoren ab: der Kunststoffart, dem Reinheitsgrad des Materials, der verfügbaren Menge und den wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Das Ziel einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft ist es, möglichst viele Kunststoffe auf der höchsten Verwertungsstufe zu halten und den Anteil der energetischen Nutzung zu minimieren.

Chemische Kunststoffrecycling-Verfahren

Zum chemischen Kunststoffrecycling zählen die Verölung, die Solvolyse, die Vergasung und die Pyrolyse. Diesen Prozessen geht häufig eine Vorbehandlung voraus, bei der störende Stoffe von den Kunststoffen getrennt werden.

Beispiele dafür sind die Trennung von Verbundmaterialien (Getränkekartons, beschichtete Folien) und das Entschichten von Kunststoffoberflächen. Für die Entlackung stehen Produkte der Reihe CONTROX zur Verfügung. Die bei diesen Vorbereitungsschritten anfallenden Reststoffe lassen sich ihrerseits durch geeignete Verfahren der Wertstoffaufbereitung zurückgewinnen, sodass auch die Vorstufen des Kunststoffrecyclings zur Wertstoffrückgewinnung beitragen.

Verölung

Bei diesem Recyclingverfahren wandeln sich Kunststoffe durch thermische oder katalytische Reaktionen in ölige Flüssigkeiten um. Das setzt voraus, dass die Kunststoffabfälle möglichst sortenrein getrennt sind. Der Prozess läuft in einem Rührkesselbehälter bei Temperaturen bis 400 °C ab. Bei diesen Temperaturen verflüssigen sich die Kunststoffabfälle.

Außerdem entstehen gasförmige Nebenprodukte und wachsartige Rückstände, die von der Flüssigkeit abgetrennt werden. Nach der Verflüssigung wird das Ölgemisch gereinigt und destilliert. Für die anschließende Trennung der einzelnen Ölfraktionen kommt häufig die Fraktionierung zum Einsatz. Das gewonnene Öl kann als Dieselkraftstoff eingesetzt oder als Grundstoff in der Chemie weiterverarbeitet werden.

Solvolyse

Die Solvolyse ist ein chemisches Verfahren, bei dem spezielle Lösungsmittel die chemischen Bindungen der Polymerketten, aus denen die Kunststoffe bestehen, zerstören. Je nach eingesetztem Material wird der Vorgang durch erhöhte Temperaturen unterstützt.

Das Lösungsmittel wird in der Regel im Kreislauf geführt. Aus den Grundbausteinen lassen sich je nach eingesetztem Abfallstoff wertvolle Grundstoffe zurückgewinnen.

Vergasung

Die Vergasung von Kunststoff erfolgt bei Temperaturen bis zu 1.600 °C und bis zu 150 bar unter geringfügiger Sauerstoffzufuhr. Der Sauerstoff reicht für die Verbrennung des Gases nicht aus, er dient lediglich als Reaktionspartner für den Kohlenstoff. Es entsteht ein Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff, das vor der Weiterverarbeitung von Nebenprodukten getrennt werden muss. Aus diesem Synthesegas kann die Chemie Grundstoffe für unterschiedliche Produkte herstellen. Ein Endprodukt ist beispielsweise GTL-Öl, das in vielen Erzeugnissen für die Oberflächentechnik eingesetzt wird.

Pyrolyse

Die Pyrolyse ist ein Verfahren zur rohstofflichen Verwertung von Kunststoffen, bei dem sich die Abfälle unter komplettem Luftabschluss bei Temperaturen zwischen 150 und 700 °C thermisch zersetzen. Das älteste Beispiel für diesen Prozess ist die Holzkohlegewinnung in Kohlenmeilern. Bei der Pyrolyse entstehen feste, flüssige und gasförmige Produkte, die zu chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden.

Kunststoffrecycling und Oberflächentechnik

Die Verwertung von Kunststoffen steht in engem Zusammenhang mit der Oberflächentechnik. Viele Kunststoffbauteile — etwa Stoßfänger, Gehäuse oder Verkleidungen — tragen Lackierungen oder funktionale Beschichtungen, die vor dem Recycling entfernt werden müssen. Ohne eine sorgfältige Entschichtung gelangen Fremdstoffpartikel in das Rezyklat und mindern dessen Qualität erheblich. Gerade im Automobilbereich, wo große Mengen gleichartiger Kunststoffteile anfallen, ist die fachgerechte Vorbehandlung durch Entlackung eine Voraussetzung für hochwertiges Kunststoffrecycling.

Gleichzeitig profitiert die Oberflächentechnik selbst von den Fortschritten bei der Verwertung von Kunststoffen in der Chemie. Aus der Vergasung gewonnenes Synthesegas dient als Ausgangsstoff für GTL-Öle, die wiederum in Kühlschmierstoffen und anderen Prozessmedien zum Einsatz kommen. Und die bei der Lackierung anfallenden Lackkoagulate, die Kunststoffbestandteile enthalten, lassen sich über spezialisierte Aufbereitungsverfahren wie das Resolve-T-Verfahren in verwertbare Rohstoffe umwandeln. So greifen Kunststoffrecycling und Oberflächentechnik an mehreren Stellen ineinander.

Vergleich der Recyclingverfahren

Das chemische Kunststoffrecycling ist mit einem hohen Aufwand an Energie und vorbereitenden sowie nachfolgenden Prozessschritten verbunden, bei denen zusätzliche Hilfsstoffe benötigt werden. Der Wiederverwertung durch stoffliches Recycling gebührt deshalb der Vorrang. Die Wertstoffe werden dabei ohne chemische Veränderungen erneut eingesetzt. Ist dies nicht möglich, erweist sich die energetische Verwertung in der Gesamtbilanz oft als günstiger. Unter bestimmten Bedingungen sind chemische Recyclingverfahren dennoch vorteilhaft. Sie erlauben das Ausschleusen von Schadstoffen aus dem Stoffkreislauf und können der Chemieindustrie wertvolle Rohstoffe liefern.

Letzteres ist besonders dann der Fall, wenn größere Mengen homogener Kunststoffabfälle aus einem oder ähnlich beschaffenen Materialien verfügbar sind. Die Forschung arbeitet intensiv an der Verbesserung der Verfahren zum Kunststoffrecycling. Dadurch wird diese Form der Kunststoffverwertung in Zukunft langsam immer mehr Raum gewinnen. Langfristig werden sich die verschiedenen Möglichkeiten der Kunststoffverwertung ergänzen: werkstoffliches Recycling für sortenreine Ströme, chemisches Recycling für verunreinigte oder vermischte Abfälle und energetische Nutzung als letzte Option. Entscheidend ist, dass jede Stufe der Verwertung von Kunststoffen so effizient wie möglich gestaltet wird, um den Einsatz fossiler Primärrohstoffe zu reduzieren und die Umweltbelastung zu minimieren.

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Was ist CNC-Bearbeitung?

Unter CNC-Bearbeitung versteht man die automatisierte Steuerung von Werkzeugmaschinen mithilfe computerbasierter Programme. Im Gegensatz zur konventionellen, manuell gesteuerten Bearbeitung führen die Anlagen vordefinierte Programme aus, die die Bewegungen von Werkzeug und Werkstück mit höchster Genauigkeit koordinieren. Zum Einsatz kommen dabei unterschiedliche Verfahren wie Fräsen, Drehen, Bohren oder Schleifen, die präzise und reproduzierbare Ergebnisse ermöglichen. In der industriellen Praxis bedeutet das vor allem, komplexe Geometrien wiederholgenau und wirtschaftlich herzustellen – unabhängig davon, ob es sich um Einzelteile oder große Serien handelt.

Zentrale Prozessschritte der CNC-Bearbeitung

Der Bearbeitungsprozess folgt in der Regel einer klar definierten Abfolge. Zunächst wird das Bauteil mithilfe von CAD-Software (Computer-Aided Design) digital entworfen. Das Modell enthält alle relevanten Maße, Toleranzen und technischen Anforderungen. Auf dieser Basis erstellt CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) ein Bearbeitungsprogramm, das die Maschinenbewegungen exakt definiert.

Anschließend wird die Maschine eingerichtet: Geeignete Werkzeuge werden eingesetzt und das Rohmaterial sicher gespannt. Die Anlage führt daraufhin die programmierten Arbeitsschritte aus und formt das Werkstück mit hoher Präzision. Nach der Bearbeitung folgen Prüfung und gegebenenfalls zusätzliche Nachbearbeitungs- oder Oberflächenveredelungsschritte.

1. Bauteilkonstruktion
   Zunächst wird das Bauteil mithilfe von CAD-Software (Computer-Aided Design) digital entworfen. Das Modell enthält alle relevanten Maße, Toleranzen und technischen Anforderungen.
2. Programmierung
   Auf Basis der Konstruktion wird mithilfe von CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) ein CNC-Programm erstellt, das die Maschinenbewegungen definiert.
3. Maschineneinrichtung
   Die CNC-Maschine wird vorbereitet, indem geeignete Werkzeuge eingesetzt und das Rohmaterial sicher gespannt wird.
4. Bearbeitung
   Die Maschine führt die programmierten Arbeitsschritte aus und formt das Werkstück mit hoher Präzision.
5. Prüfung und Nachbearbeitung
   Nach der Bearbeitung wird das Bauteil geprüft. Gegebenenfalls folgen zusätzliche Nachbearbeitungs- oder Oberflächenveredelungsschritte.

Typen von CNC-Maschinen

Bearbeitungszentren sind in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich und auf verschiedene Fertigungsaufgaben spezialisiert. Die zwei wichtigsten Grundprinzipien sind Fräsen und Drehen, die sich in der Art der Werkzeug- und Werkstückbewegung grundlegend unterscheiden.

CNC-Fräsmaschinen

Beim CNC-Fräsen entfernen rotierende Werkzeuge Material vom feststehenden Werkstück. Das Fräsen von Metall zählt zu den meistgenutzten Verfahren in der industriellen Fertigung – ob Stahl, Edelstahl oder Aluminium, CNC-Fräsmaschinen bearbeiten nahezu jeden metallischen Werkstoff präzise und wirtschaftlich. Gerade beim Fräsen von Edelstahl sind hohe Anforderungen an Werkzeug und Prozessführung zu beachten, da der Werkstoff zur Kaltverfestigung neigt und eine präzise Kühlung erfordert. Das Fräsen von Aluminium hingegen erlaubt deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten und ist besonders in der Automobil- und Luftfahrtindustrie weit verbreitet.

Ein zentrales Merkmal moderner Fräsmaschinen ist die Fähigkeit zum 3D-Fräsen. Beim 3D-Fräsen werden Werkstücke nicht nur in zwei, sondern in drei oder mehr Raumachsen gleichzeitig bearbeitet. Das ermöglicht die Herstellung von Freiformflächen, Hinterschneidungen und komplexen Oberflächenstrukturen, die mit konventionellen Verfahren nicht realisierbar wären. 3D-Fräsen findet überall dort Anwendung, wo geometrische Komplexität auf höchste Maßgenauigkeit trifft – etwa in der Werkzeug- und Formenbauindustrie, in der Medizintechnik oder im Prototypenbau.

Vertikale Bearbeitungszentren (VMC)

Vertikale Bearbeitungszentren arbeiten mit vertikal angeordneter Spindel und sind in 3-, 4- und 5-Achs-Ausführungen verfügbar. Besonders das 5-achsige CNC-Fräsen hat sich als Schlüsseltechnologie für anspruchsvolle Bauteile etabliert. Beim 5-achsigen CNC-Fräsen kann das Werkzeug das Werkstück aus nahezu jeder Raumrichtung anfahren, was komplexe Bearbeitungen in einer einzigen Aufspannung ermöglicht. Das reduziert Rüstzeiten, verbessert die Maßhaltigkeit und senkt die Fertigungskosten deutlich. Typische Einsatzfelder des 5-achsigen CNC-Fräsens sind Turbinenkomponenten, Implantate und Werkzeugformen mit anspruchsvollen Geometrien.

Horizontale Bearbeitungszentren (HMC)

Horizontale Bearbeitungszentren sind auf hohe Stückzahlen und eine besonders effiziente Serienfertigung ausgelegt. Durch die horizontale Spindelanordnung fallen Späne besser ab, was die Prozesssicherheit bei langen Laufzeiten erhöht.

Doppelständer-Fräsmaschinen (DCMC)

Für große und schwere Werkstücke kommen Doppelständer-Fräsmaschinen zum Einsatz, deren steife Bauweise eine hohe Stabilität und Genauigkeit auch bei der Bearbeitung massiver Bauteile gewährleistet.

Drehmaschinen

Beim Drehen rotiert das Werkstück, während ein feststehendes Werkzeug Material abträgt. Dieses Verfahren wird vor allem für rotationssymmetrische Bauteile wie Wellen, Buchsen oder Ringe eingesetzt und zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit aus.

Die Bedeutung von Kühlschmierstoffen in der CNC-Bearbeitung

Neben Maschinen, Werkzeugen und Software spielen hochwertige Kühlschmierstoffe eine entscheidende Rolle für Effizienz, Qualität und Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung. Sie beeinflussen unmittelbar Werkzeugstandzeiten, Oberflächengüten, Prozessstabilität und Gesamtkosten und sind damit weit mehr als reine Verbrauchsmaterialien – sie sind strategische Prozessfaktoren.

Wassermischbare Kühlschmierstoffe

Wassermischbare Kühlschmierstoffe werden in vielen Anwendungen eingesetzt, da sie eine hervorragende Kühlleistung bieten. Durch die effektive Wärmeabfuhr tragen sie zur Maßhaltigkeit der Bauteile bei und reduzieren thermische Belastungen von Werkzeugen und Maschinen. Darüber hinaus übernehmen sie wichtige Funktionen wie Schmierung, Spülung der Späne sowie Korrosionsschutz. Hochwertige Formulierungen ermöglichen längere Werkzeugstandzeiten, höhere Schnittgeschwindigkeiten, verbesserte Oberflächenqualität und geringere Ausschussquoten. Ihre Stabilität und lange Einsatzdauer senken zudem Wartungsaufwand und Betriebskosten.

• längere Werkzeugstandzeiten
• höhere Schnittgeschwindigkeiten
• verbesserte Oberflächenqualität
• geringere Ausschussquoten

Nichtwassermischbare Metallbearbeitungsöle

Nichtwassermischbare Metallbearbeitungsöle kommen insbesondere bei anspruchsvollen Bearbeitungsprozessen zum Einsatz, bei denen die Schmierleistung im Vordergrund steht. Sie reduzieren Reibung an der Schneide deutlich und sind ideal für schwierige Werkstoffe oder Prozesse wie Tieflochbohren, Gewindeschneiden oder Verzahnen. Leistungsfähige Metallbearbeitungsöle minimieren Werkzeugverschleiß, erhöhen die Prozesssicherheit, sorgen für konstante Oberflächenqualität und tragen durch geringere Reibung zur Energieeinsparung bei.

Leistungsfähige Metallbearbeitungsöle:

• minimieren Werkzeugverschleiß
• erhöhen die Prozesssicherheit
• sorgen für konstante Oberflächenqualität
• tragen durch geringere Reibung zur Energieeinsparung bei

Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Senkung der Gesamtbetriebskosten.

Einfluss auf Effizienz und Kosten

Die Auswahl und Qualität der eingesetzten Kühlschmierstoffe hat einen direkten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Fertigung. Optimierte Produkte verbessern die Maschinenauslastung, reduzieren Werkzeugwechsel, vermeiden Nacharbeit und unterstützen eine stabile Produktionsplanung. Kühlschmierstoffe sind daher keine reinen Verbrauchsmaterialien, sondern strategische Prozessfaktoren für Effizienz, Ressourceneinsatz und Profitabilität.

Häufig eingesetzte Werkstoffe in der CNC-Bearbeitung

Diese Maschinen können eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien bearbeiten. Bei den eisenhaltigen Metallen dominieren Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Gusseisen. Kohlenstoffstahl ist robust und vielseitig einsetzbar, Edelstahl überzeugt durch seine Korrosionsbeständigkeit und findet sich häufig in der Medizin- und Lebensmitteltechnik, Gusseisen ist langlebig und stabil, etwa für Motor- oder Maschinenteile.

Nichteisenmetalle wie Aluminium, Kupfer und Titan ergänzen das Spektrum. Aluminium ist leicht und gut zerspanbar, ideal für Automotive und Aerospace. Kupfer punktet mit sehr guter elektrischer Leitfähigkeit, Titan mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus lassen sich auch Verbundwerkstoffe wie Carbon- oder Glasfaser präzise bearbeiten.

Eisenhaltige Metalle

• Kohlenstoffstahl – robust und vielseitig einsetzbar
• Edelstahl – korrosionsbeständig, häufig in der Medizin- und Lebensmitteltechnik
• Gusseisen – langlebig und stabil, z. B. für Motor- oder Maschinenteile

Nichteisenmetalle

• Aluminium – leicht und gut zerspanbar, ideal für Automotive und Aerospace
• Kupfer – sehr gute elektrische Leitfähigkeit
• Titan – hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Kunststoffe

• Polycarbonat – schlagfest und stabil
• Acrylglas – transparent und gut bearbeitbar
• Nylon – verschleißfest, häufig für Zahnräder

Verbundwerkstoffe

• Carbonfaser – extrem leicht und belastbar
• Glasfaser – stabil und vielseitig einsetzbar

Vorteile der CNC-Bearbeitung

Das Verfahren überzeugt durch eine Kombination aus Präzision und Effizienz, die mit manuellen Methoden nicht erreichbar ist. Enge Toleranzen und hohe Reproduzierbarkeit machen es zur ersten Wahl in der Serienfertigung. Automatisierte Prozesse reduzieren Fehlerquoten und ermöglichen eine flexible Verarbeitung unterschiedlichster Materialien und Geometrien. Gerade in anspruchsvollen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder der Medizintechnik sind diese Eigenschaften unverzichtbar.

• Hohe Präzision und enge Toleranzen
• Reproduzierbarkeit bei Serienfertigung
• Hohe Effizienz durch automatisierte Prozesse
• Flexibilität bei Materialien und Geometrien
• Reduzierte Fehlerquoten durch Automatisierung

Anwendungsbereiche der CNC-Technologie

Die Technologie ist heute in nahezu allen fertigungsintensiven Branchen unverzichtbar. In der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie ermöglicht sie die Herstellung hochpräziser Bauteile mit engen Toleranzen. Die Medizintechnik profitiert von der Reproduzierbarkeit bei Implantaten und Instrumenten. In der Elektronik werden feinste Strukturen gefräst und gebohrt, während im Bau- und Schwermaschinenbau große und robuste Komponenten gefertigt werden.

Die richtige CNC-Maschine auswählen

Bei der Auswahl einer CNC-Maschine sollten Anwendungsanforderungen, technische Leistungsfähigkeit, Steuerungs- und Softwaretechnologie sowie Service- und Wartungsangebote sorgfältig abgewogen werden. Entscheidend ist letztlich das Kosten-Nutzen-Verhältnis im Kontext der eigenen Fertigung. Eine fundierte Entscheidung berücksichtigt dabei nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch laufende Betriebskosten – einschließlich der eingesetzten Prozessmedien wie Kühlschmierstoffe, die maßgeblich über Effizienz und Wirtschaftlichkeit der gesamten Produktion mitentscheiden.

Bei der Auswahl sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:

1. Anwendungsanforderungen
2. Technische Leistungsfähigkeit
3. Steuerungs- und Softwaretechnologie
4. Service und Wartung
5. Kosten-Nutzen-Verhältnis

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Überarbeitungen sind die Regel beim Umgang mit Gefahrgütern

Neue Gefahrgüter und technische Entwicklungen führen immer wieder dazu, dass bestehende Vorgaben an ihre Grenzen stoßen. Deshalb wird das ADR wie auch das RID und das ADN im Zwei-Jahres-Rhythmus überarbeitet. Das ADR 2025 wird schon bald durch die Fassung 2027 abgelöst. Um die neue Anpassungswelle gezielt und effizient angehen zu können, sollten betroffene Unternehmen prüfen, ob alle Gefahrgutvorschriften des ADR 2025 vollständig in die Betriebsabläufe eingebunden wurden.

Was genau ist das ADR 2025?

ADR ist die Kurzform für „Accord européen relatif au transport international des marchandises dangereuses par route“, zu Deutsch: Europäisches Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße. Zusammen mit dem ADN-Abkommen für die Binnenschifffahrt und dem RID-Standard für die internationale Eisenbahnbeförderung bildet es ein weltweit geltendes Regelwerk für den Gefahrguttransport, einschließlich Klassifizierung, Verpackung und Kennzeichnung.

Darüber hinaus dient das ADR als Grundlage für nationale Richtlinien und Verordnungen, in Deutschland zum Beispiel für die RSEB (Richtlinien zur Durchführung der Gefahrgutverordnung Straße, Eisenbahn und Binnenschifffahrt) und die GGVSEB (Verordnung über die innerstaatliche und grenzüberschreitende Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße, mit Eisenbahnen und auf Binnengewässern).

Das ADR 2025 trat am 1. Januar 2025 in Kraft und ist seit dem 1. Juli 2025 verbindlich für den Gefahrguttransport anzuwenden. Die RSEB und die GGVSEB wurden entsprechend angepasst.

Die wichtigsten Änderungen des ADR 2025 im Überblick

Die Änderungen des ADR 2025 wirken sich auf alle zentralen Bereiche des Gefahrguttransports aus. Die für den Chemikalientransport relevanten Passagen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Allgemeine Gefahrgutvorschriften

Einige im ADR 2025 festgeschriebene Neuerungen betreffen den Gefahrguttransport durch Privatpersonen. So gilt die Freistellung gemäß 1.1.3.1 a) jetzt auch für die Beförderung von Rückständen gefährlicher Güter. Diese müssen nicht mehr in der Originalverpackung transportiert werden. Private Fahrten zum Wertstoffhof sind somit klar geregelt.

Für den Transport von Gefahrgut in begrenzten Mengen (LQ) wurde die Unterweisungspflicht klarer definiert. Abschnitt 8.2.3. des ADR 2025 regelt, dass alle Beteiligten nach Kapitel 1.3 ADR zu unterweisen sind.

Die Terminologie „Füllungsgrad“ und „Füllfaktor“ wurde im gesamten ADR einheitlich gestaltet. Füllfaktor bezieht sich auf das Befüllen mit Gas, Füllungsgrad auf die Befüllung mit Flüssigkeiten oder Feststoffen. Der Füllfaktor definiert das Verhältnis zwischen der Gasmasse und der Wasserkapazität eines Behälters bei einer Temperatur von 15 °C.

Klassifizierungsvorschriften

Mehrere Änderungen gibt es bei den organischen Peroxiden der Gefahrgutklasse 5.2. Unter anderem wurde bei den UN-Nummern die 3109 für Dibenzoylperoxid in flüssiger Typ-F-Zubereitung ergänzt. Die bestehenden Gefahrgutvorschriften für diese Chemikalien bleiben unverändert, die Ergänzung betrifft ausschließlich die Zuordnung in der Stoffliste.

Neue UN-Nummern im Verzeichnis für gefährliche Güter

Mit dem ADR 2025 wurden mehrere neue UN-Nummern in die Tabelle A aufgenommen, um neu bewertete oder erstmals regulierte Stoffe abzubilden. Dazu gehören:

• UN 3553: Disilan (gilt als selbstentzündlich)
• UN 3555: Trifluormethyltetrazol-Natriumsalz in Aceton mit mindestens 68 Masse-% Aceton (ein thermisch instabiler Stoff mit hohem Lösemittelanteil)
• UN 3560: Tetramethylammonium-Hydroxid in wässriger Lösung mit mindestens 25 % Tetramethylammonium-Hydroxid (eine stark ätzende, reaktive Base, die in höheren Konzentrationen ein deutlich erhöhtes Gefährdungspotenzial aufweist)

Verpackungsvorschriften

Absatz 4.1.1.21.7 enthält neue Verpackungsvorschriften für Polyethylenverpackungen. Gemäß Absatz 2.1.3.5.5 klassifizierte Flüssig-Abfälle dürfen in PE-Verpackungen transportiert werden, wenn sich diese nachweislich für diese Verpackungsgruppe eignen. Die maximale Verwendungsdauer von PE-Verpackungen, die durch Chemikalien geschwächt werden können, wurde von 5 auf 2,5 Jahre verkürzt.

Für die Entsorgungsbranche relevante Änderungen des ADR 2025 finden sich in der Sondervorschrift 650. Es ist jetzt gestattet, Abfälle lösemittelhaltiger Farben (UN 1263) mit Abfällen wasserbasierter Farben (UN 3082) zu mischen und sie gemeinsam unter der UN 1263 zu transportieren.

In 4.1.1.5.3 ADR gibt es Neuerungen bezüglich des Zusammenpackens von Innenverpackungen in einer Außenverpackung.

Gefahrgut-Kennzeichnung und Dokumentation

Die Vorschriften zur Kennzeichnung für den Gefahrguttransport wurden an mehreren Stellen präzisiert. Änderungen betreffen unter anderem die Sondervorschriften für Abfälle gemäß Absatz 5.4.1.1.3 ADR. Zudem wurde die Dokumentation angepasst: Werden chemische Stoffe oder Gemische in Innenverpackungen befördert, die sich gemeinsam in einer Außenverpackung befinden, müssen die Beförderungspapiere für den Straßentransport künftig den Eintrag „Beförderung nach Absatz 4.1.1.5.3“ enthalten.

Übergangsfristen für Verpackungen und Tanks

Ab dem 1. Januar 2027 muss die UN-Codierung auf einem nicht abnehmbaren Bauteil der Verpackung angebracht sein. Vor diesem Zeitpunkt hergestellte Verpackungen, die nicht den bereits geltenden Vorschriften des Unterabschnitts 6.1.3.1 bezüglich des Anbringens der Kennzeichnung auf nicht abnehmbaren Teilen unterliegen, dürfen nach Ende der Übergangsfristen für den Gefahrguttransport weiterverwendet werden.

Für Fässer aus Stahl (6.1.4.1.4 ADR), Aluminium oder einem anderen Metall mit über 60 Litern Fassungsvermögen entfällt die Verpflichtung für Rollsicken oder Rollreifen.

Gefahrguttransport und Handhabung

Sofern ursprünglich enthaltenes Gefahrgut für diese Beförderungsart zugelassen ist, dürfen ungereinigte leere Verpackungen in loser Schüttung transportiert werden. Dabei sind die in Kapitel 3.2, Tabelle A, Spalte (10) oder (17) aufgeführten Anweisungen anzuwenden (siehe Absatz 7.3.1.1 ADR). Neue Anforderungen gelten für den Gefahrguttransport von Abfällen in loser Schüttung im Containersack.

Im Bereich Be- und Entladen wurden die Handhabungsvorschriften für den Gefahrguttransport konkretisiert, insbesondere die CV29 zur aufrechten Stellung von Versandstücken und die CV38 zum sicheren Umgang mit Containersäcken.

Besatzung und Ausstattung von Fahrzeugen für den Gefahrguttransport

Unter Abschnitt 8.1.2.1 und 8.1.2.2 des ASR 2025 aufgeführte Begleitpapiere für gefährliche Güter sind beim Straßentransport im Fahrerhaus der Beförderungseinheit mitzuführen (siehe 8.2.1. ADR).

In europäischen Staaten, die das multilaterale Abkommen M364 unterzeichnet haben, gelten bis Ende 2026 Übergangsfristen für die Aufbewahrung der Zulassungsbescheinigungen von Anhängern. Ab 2027 müssen diese wie die Begleitpapiere im Führerhaus verwahrt werden.

Schulung als Basis für die saubere betriebliche Umsetzung des ADR 2025

Chemieunternehmen, die gefährliche Güter verpacken oder transportieren, müssen sicherstellen, dass ihre Mitarbeiter alle Neuerungen und Änderungen des ADR 2025 kennen. Sie müssen diese Vorgaben auch korrekt anwenden. Dazu zählen die aktualisierten Regeln zur Gefahrgutkennzeichnung und zur Stoffzuordnung. Ebenso wichtig sind die neuen Verpackungsvorschriften. Hinzu kommen präzisierte Handhabungsvorschriften für das Be- und Entladen. Außerdem müssen die Begleitpapiere im Straßentransport richtig aufbewahrt werden.

Eine regelmäßige Schulung zum Chemikalientransport ist unverzichtbar. Nur so bleiben Unternehmen beim rechtskonformen und sicheren Umgang mit chemischen Gefahrgütern auf dem aktuellen Stand. Gleichzeitig erfüllen sie die nach ADR und GGVSEB vorgeschriebene Unterweisungspflicht. Je nach Unternehmen können zusätzliche Fortbildungen verpflichtend sein. Das betrifft zum Beispiel den RID-Standard für den Schienenverkehr. Auch das ADN-Abkommen für die Binnenschifffahrt kann relevant sein.

Mehr Informationen auch unter https://www.adr-2025.de/

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Viele Unternehmen der Oberflächentechnik blicken mit Sorge auf ein mögliches PFAS-Verbot im Jahr 2027

Bis zu einem Gesetzesvorschlag dürften aber noch einige Monate vergehen. Nach Angaben der europäischen Chemieagentur ECHA werden die erforderlichen Studienergebnisse zum Jahresende vorliegen. Erst danach kann die EU-Kommission offiziell ein PFAS-Verbot im Rahmen von REACH vorschlagen und darüber beraten. Ob das PFAS-Verbot tatsächlich 2027 in Kraft tritt, ist ungewiss. Sicher ist, dass es früher oder später kommen wird. Umso wichtiger ist es für Unternehmen der Oberflächentechnik, sich schon jetzt um Alternativen für die Metallbeschichtung und andere Verfahren zu kümmern.

Was sind PFAS und warum wird über ein EU-Verbot diskutiert?

Unter der Abkürzung PFAS werden perfluorierte Alkylsubstanzen und polyfluorierte Alkylsubstanzen zusammengefasst. Diese sogenannten Ewigkeitschemikalien sind extrem langlebig. Weder Sonnenlicht noch Mikroorganismen können sie zerstören. Sie reichern sich in Böden, Gewässern, Tieren und Pflanzen an und gelangen über die Nahrungskette in den menschlichen Körper.

Das PFAS-Verbot 2027 ist ein Thema, weil viele PFAS-Verbindungen als gesundheitsschädlich eingeordnet werden. Wissenschaftler vermuten, dass sie das Hormonsystem beeinflussen und das Krebsrisiko erhöhen können. Die PFAS-Untergruppe PFOS ist deshalb bereits seit 2006 weitgehend verboten, eine weitere namens PFOA seit Juli 2020. Im Februar 2023 hat die ECHA vorgeschlagen, auch perfluorierte Alkylsubstanzen und polyfluorierte Alkylsubstanzen so stark zu reglementieren, dass dies letztlich einem PFAS-Verbot gleichkommt. Ausnahmeregelungen werden nur dort gelten, wo es keine Alternativen gibt.

Welche Bereiche der Oberflächentechnik sind von einem PFAS-Verbot betroffen?

Perfluorierte Alkylsubstanzen und polyfluorierte Alkylsubstanzen werden vor allem für ihre chemische und thermische Stabilität und ihre wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften geschätzt. Oft dienen sie als Additive, um Oberflächen hydrophob oder oleophob zu machen, insbesondere bei der technischen Beschichtung. Ein PFAS-Verbot im Jahr 2027 beträfe unter anderem folgende Bereiche:

Vorbehandlung und Aktivierung

Bei der Oberflächenvorbehandlung ermöglichen PFAS-Netzmittel eine gleichmäßige Benetzung komplexer Geometrien. Auch hier kommt die Sprühnebelunterdrückung zum Tragen, da Beizlösungen bei hohen Temperaturen und intensiver Bewegung Aerosole bilden können. PFAS-haltige Tenside helfen, diese Effekte zu kontrollieren, und unterstützen damit eine stabile Prozessführung.

Beschichtungstechnik

PFAS in Form von Additiven beeinflussen die Oberflächenenergie von Lack und technischer Beschichtung. Zudem ermöglichen sie hydrophobe und oleophobe Effekte. In bestimmten Spezialbeschichtungen, etwa für Elektronik oder Medizintechnik, tragen sie zur chemischen Beständigkeit und einer kontrollierten Oberflächenstruktur bei.

Funktionale Metallbeschichtungen

Bei der funktionalen Metallbeschichtung kommen PFAS vor allem dort zum Einsatz, wo Gleit-, Barriere- oder Antihafteigenschaften gefragt sind. Fluorpolymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE) bilden robuste Schichten mit hoher chemischer Stabilität und geringer Reibung.

Galvanotechnik

In der Galvanik spielen PFAS seit vielen Jahren eine technische Rolle, vor allem in der Hartverchromung. Als Netzmittel-Bestandteil stabilisieren sie die Elektrolyte und verbessern die Benetzung. Indem sie die Oberflächenspannung der Bäder senken und die Aerosolbildung verhindern, tragen sie zur Sprühnebelunterdrückung in der Galvanik bei. In galvanischen Verfahren zur Metallbeschichtung unterstützen PFAS-basierte Hilfsstoffe die Prozessstabilität und die Oberflächenqualität.

Sprühnebelunterdrückung

Die Sprühnebelunterdrückung ist nicht nur in der Galvanik und der Vorbehandlung ein Thema. Auch in der Beschichtung selbst werden PFAS-haltige Tenside genutzt, um Aerosolbildung zu reduzieren und die Arbeitsplatzsicherheit zu verbessern. Durch die Absenkung der Oberflächenspannung verändern sie die Tropfenbildung, weshalb weniger Nebel entsteht.

Wie können Unternehmen einem PFAS-Verbot im Jahr 2027 zuvorkommen?

Am besten aufgestellt sind Unternehmen, die sich frühzeitig und systematisch auf das PFAS-Verbot vorbereiten. Behörden und Compliance-Berater schlagen hierzu folgende Schritte vor:

Vollständige Bestandsaufnahme der PFAS-Nutzung

Zunächst gilt es zu klären, an welchen Stellen PFAS in der Lieferkette, in Produkten und in Prozessen relevant sind. Je mehr über den tatsächlichen PFAS-Einsatz bekannt ist, desto besser lassen sich Probleme im Hinblick auf Versorgungsketten, Materialdegradation und regulatorische Nichteinhaltung bewerten und vermeiden. Wichtig ist, neben den Produkt-Risiken auch Produktionsabläufe, Instandhaltung und Arbeitsschutz im Blick zu haben. Dort können sich ebenfalls PFAS verstecken, beispielsweise hier:

• Dichtungen, Schläuche, Ventile und Membranen
• beschichtete Werkzeuge und Oberflächen
• Prozesschemikalien wie Netzmittel, Tenside, Emulgatoren
• hochtemperatur- oder chemikalienbeständige Schmierstoffe auf Fluorölbasis
• Filtermaterialien mit fluorierten Fasern
• Elektronikkomponenten in Maschinen (PFAS in Kabelisolierungen und Leiterplatten)
• Schutzkleidung mit wasser-, öl- und chemikalienabweisenden Eigenschaften
• Löschschäume (insbesondere ältere AFFF-Formulierungen)
• Schutzmatten, Dichtfolien und Barrieren auf PTFE- oder FKM-Basis

Vorausschauende Reaktion auf Berichtspflicht und PFAS-Beschränkung

Die PFAS-Vorschriften entwickeln sich stetig weiter. Bestimmte Substanzen unterliegen schon jetzt Gesetzen wie EU REACH, der Stockholm-Konvention zu persistenten organischen Schadstoffen (POPs) oder Kaliforniens Proposition 65. Während es wichtig ist, ein zukünftiges PFAS-Verbot zu beobachten, müssen Unternehmen sicherstellen, dass sie jede bereits geltende Verordnung in den für sie relevanten Märkten einhalten.

Frühzeitige Umgestaltung von Produkten und Prozessen

Sobald eine PFAS-Beschränkung oder ein PFAS-Verbot für Produkte vorliegt, bleibt nur noch eine Übergangsfrist, um nach Alternativen zu suchen. Unternehmen, die sich auf Ausnahmeregelungen vom EU-Verbot verlassen, gehen ein hohes Risiko ein. Wer den Neugestaltungsprozess frühzeitig beginnt, sichert sich technologische Handlungsfähigkeit und vermeidet kostspielige Ad-hoc-Entscheidungen kurz vor Ablauf der Übergangsfrist. Gleichzeitig entsteht Transparenz darüber, in welchen Bereichen Ausnahmeregelungen von einem potenziellen PFAS-Verbot im Jahr 2027 greifen, weil eine Substitution in absehbarer Zeit nicht möglich ist.

Alle PFAS in die Planung einbeziehen

Bestehende Vorschriften konzentrieren sich auf spezifische PFAS wie PFOS oder PFOA. Eine neue PFAS-Beschränkung oder ein neues PFAS-Verbot nehmen jedoch zunehmend sämtliche Ewigkeitschemikalien ins Visier. Unternehmen sollten darauf gefasst sein, dass ein zukünftiges EU-Verbot alle PFAS reguliert. Statt eine neue Verordnung nach der anderen abzuarbeiten, ist es sinnvoll, gleich einen großen Schritt in Richtung PFAS-Freiheit zu machen.

Versorgungsrisiken durch abgekündigte Chemikalien und Bauteile frühzeitig identifizieren

Wie lange es von einem PFAS-Verbot im Jahr 2027 bis zum Wegfall PFAS-haltiger Chemikalien dauert, ist offen. Viele Hersteller haben sich bereits entschieden, dem PFAS-Verbot zuvorzukommen und die Produktion solcher Substanzen schon vor Ablauf der zu erwartenden Übergangsfrist einzustellen. Unternehmen, die damit verbundene Risiken rechtzeitig erkennen und früh handeln, können sich einen Wettbewerbsvorteil sichern.

Mit vorausschauender Vorbereitung dem PFAS-Verbot gelassener entgegensehen

Bleibt festzustellen, dass die PFAS-Beschränkung im Rahmen von REACH und ein mögliches PFAS-Verbot im Jahr 2027 die Oberflächentechnik vor tiefgreifende Änderungen stellen. Die Verordnung der ECHA wird voraussichtlich enge Übergangsfristen vorsehen, die Unternehmen zu schneller Substitution und Anpassungen in Produktion und Lieferketten zwingen. Welche praktischen Auswirkungen solche regulatorischen Maßnahmen haben können, zeigt sich am Beispiel PFOS.

Wer Bestände, Prozesse und Alternativen schon vor einem etwaigen PFAS-Verbot im Jahr 2027 prüft und dokumentiert, reduziert kurzfristigen Anpassungsdruck und positioniert sich zugleich für langfristigen Erfolg.

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Kühlschmierstoffe (KSS) sind in der Metallbearbeitung unverzichtbar

Sie schmieren, kühlen, transportieren Späne ab und erhöhen damit sowohl die Effizienz als auch die Qualität der Bearbeitungsprozesse. Jedoch werden KSS bei der Nutzung nicht vollständig verbraucht. Mit der Zeit müssen sie ersetzt und der fachgerechten Kühlschmierstoff-Entsorgung zugeführt werden. Hierfür gelten in Deutschland klare Vorschriften.

Herausforderungen bei der Kühlschmierstoff-Entsorgung

Gebrauchte Kühlschmierstoffe werden als gefährliche Abfälle eingestuft. Besonders problematisch sind Emulsionen, die aus Wasser, Öl und verschiedenen Additiven bestehen und sich nur schwer trennen lassen. Bei unsachgemäßer Kühlschmierstoff-Entsorgung können Schadstoffe aus diesen KSS ganze Ökosysteme dauerhaft schädigen.

Entsorgungsnachweise sind verpflichtend

Unternehmen sind verpflichtet, die KSS-Entsorgung durch einen zertifizierten Fachbetrieb durchführen zu lassen und einen Entsorgungsnachweis zu erbringen. Verstöße können teuer werden und sogar strafrechtliche Konsequenzen nach sich ziehen. Hinzu kommen gesundheitliche Gefahren, da gebrauchte Kühlschmierstoffe häufig Bakterien oder Pilze enthalten, die Hautreizungen und Atemwegsbelastungen verursachen können.

Kühlschmierstoff-Entsorgung ist teuer

Auch aus wirtschaftlicher Sicht ist die Kühlschmierstoff-Entsorgung anspruchsvoll. Die fachgerechte Sammlung und Lagerung sowie der Transport sind kostenintensiv, insbesondere bei KSS mit kurzen Standzeiten, die häufige Wechsel erfordern. Betriebe benötigen getrennte Lagerbehälter, ausreichend Platz und eine funktionierende Logistik, um Altemulsion bis zur Abholung durch den Entsorgungsfachbetrieb sicher zwischenzulagern.

Die Kombination aus gefährlichen Inhaltsstoffen, strengen gesetzlichen Auflagen, hohem organisatorischem Aufwand und steigenden Kosten macht die Abfallentsorgung in der Metallbearbeitung, insbesondere die KSS-Entsorgung, zu einer besonderen Herausforderung. Sie erfordert eine klare Strategie und eine disziplinierte Umsetzung im Betriebsalltag.

Rechtliche Grundlagen und Umweltauflagen der Kühlschmierstoff-Entsorgung

Unternehmen, die gebrauchte Kühlschmierstoffe entsorgen wollen, müssen hierzulande strenge rechtliche Vorgaben beachten. Die folgenden Regelwerke stellen die wichtigsten gesetzlichen Grundlagen für die Kühlschmierstoff-Entsorgung dar. Je nach Einsatzgebiet können zusätzliche Vorschriften und Detailregelungen relevant sein.

• Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG): regelt die Verantwortung der Abfallerzeuger und schreibt eine ordnungsgemäße, schadlose Entsorgung vor
• Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV): Kühlschmierstoffe werden meist den gefährlichen Abfallschlüsseln 12 01 06* bis 12 01 10* zugeordnet
• Dokumentations- und Nachweispflicht: Unternehmen müssen die Entsorgung lückenlos dokumentieren und einen Entsorgungsnachweis über die Übergabe an den Entsorgungsfachbetrieb erbringen
• DGUV-Regel 109-003: schreibt im Arbeitsschutz die getrennte Sammlung von wassermischbaren und nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen sowie deren sichere Handhabung vor, um Beschäftigte vor Hautkontakt, Aerosolen und weiteren Gefährdungen zu schützen
• Wasserhaushaltsgesetz (WHG): verbietet, dass in Gewässer oder ins Abwasser Kühlschmierstoff unbehandelt eingeleitet wird, und verlangt eine fachgerechte Lagerung und Entsorgung

Hersteller entwickeln zunehmend Kühlschmierstoffe der HAKUFORM-SE-Reihe, die weniger problematische Additive enthalten und die geltenden Auflagen leichter erfüllen. Dennoch gilt Altemulsion rechtlich als gefährlicher Sonderabfall. KSS bedürfen somit immer einer fachgerechten Entsorgung einschließlich Entsorgungsnachweis, zumal sie im Betrieb oftmals kritische Substanzen aufnehmen.

Sonderabfall KSS: Typische Belastungen und Risiken für Umwelt

Altemulsion enthält eine Vielzahl heikler Inhaltsstoffe. Während des Einsatzes nimmt Kühlschmierstoff Metallabrieb, Salze, Ölbestandteile und Biozide auf, die eine große Umweltbelastung darstellen. Viele KSS werden in eine hohe Wassergefährdungsklasse eingestuft. Das bedeutet, dass bereits geringe Mengen genügen, um die ökologische Balance von Böden und Gewässern aus dem Gleichgewicht zu bringen.

Wassergefährdungsklasse

Die rechtliche Einordnung in eine bestimmte Wassergefährdungsklasse wirkt sich direkt auf die Anforderungen an die Lagerung, den Transport und die Kühlschmierstoff-Entsorgung aus. Grundlage hierfür ist unter anderem die Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV), wobei sich die Einstufung in der Praxis aus den Herstellerangaben und dem Sicherheitsdatenblatt ergibt. Je höher die Einstufung, desto strenger sind die Auflagen für Betriebe, die verbrauchte Emulsion entsorgen wollen. Im Abwasser hat Kühlschmierstoff grundsätzlich nichts zu suchen.

Ölabscheider nach DIN 1999-100 und DIN EN 858-1/-2

Ölabscheider in der Industrie müssen nach DIN 1999-100 sowie DIN EN 858-1 und DIN EN 858-2 geplant, gebaut und betrieben werden. Aufgrund der hohen Wassergefährdungsklasse von Kühlschmierstoffen unterliegen sie strengen Kontrollen, Wartungen und Inspektionen. Nur so lässt sich sicherstellen, dass kein mit Kühlschmierstoff belastetes Abwasser anfällt, sondern ausschließlich vorgereinigtes Wasser kontrolliert in die Kanalisation oder Kläranlage eingeleitet wird.

Die Investition in einen eigenen Ölabscheider lohnt sich vor allem für Betriebe, in denen regelmäßig größere Mengen ölhaltiger Emulsionen anfallen. Zum einen sinken die laufenden Kosten für die Kühlschmierstoff-Entsorgung, da die externen Entsorgungsbetriebe deutlich geringere Volumina übernehmen müssen. Zum anderen wird die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben durch den Betrieb eines eigenen Ölabscheiders besser nachweisbar. Hieraus können sich Vorteile bei Audits und Umweltzertifizierungen ergeben.

Verfahren zur Aufbereitung und Entsorgung von Kühlschmierstoffen

Neben der Vorbehandlung mittels Ölabscheider gibt es eine Reihe weiterer Verfahren zur Kühlschmierstoff-Abfallentsorgung in der Metallbearbeitung, die je nach Belastung, Zusammensetzung und betrieblichen Anforderungen eingesetzt werden. Ein zentrales Prinzip ist die Trennung der Phasen, bei der Öl, Wasser und Feststoffe voneinander separiert werden. Hierfür kommen mechanische Verfahren wie Zentrifugation oder Membranfiltration zum Einsatz, die den Kühlschmierstoff reinigen und seine Standzeit verlängern können.

Eine immer wichtigere Rolle spielt das Recycling. Statt eine verbrauchte Emulsion zu entsorgen, wird diese aufbereitet und wiederverwendet. Dieses Vorgehen reduziert die Abfallmengen und senkt die Entsorgungskosten. Es erfordert jedoch eine sorgfältige Überwachung der Qualität, um die Prozesssicherheit zu gewährleisten. Den rechtlichen Rahmen bildet das Kreislaufwirtschaftsgesetz, das eine schadlose Verwertung von Abfällen als vorrangiges Ziel festlegt.

Kommt eine Wiederverwendung nicht infrage, werden die ölhaltigen Reststoffe in speziellen Anlagen verbrannt, wodurch Energie zurückgewonnen werden kann. Eine weitere Option sind chemische Verfahren, bei denen Sonderabfall-KSS durch Zugabe von Fällungs- oder Spaltmitteln aufgebrochen werden. Anschließend ist es möglich, die Ölphase der Emulsion zu entsorgen, während die Wasserphase nach sorgfältiger Reinigung in die Kanalisation eingeleitet wird. Hier ist ebenfalls das Kreislaufwirtschaftsgesetz relevant, da es eine ordnungsgemäße, schadlose Behandlung gefährlicher Abfälle verbindlich vorschreibt.

Alternative Ansätze und Zukunftsperspektiven für die Kühlschmierstoff-Entsorgung

Die Kühlschmierstoff-Entsorgung steht zunehmend im Spannungsfeld zwischen technischer Notwendigkeit und ökologischer Verantwortung. Klassische Emulsionen auf Mineralölbasis sind leistungsfähig, bedeuten jedoch erhebliche Belastungen für die Umwelt. Daher rücken emissions- und abfallärmere Alternativen immer stärker in den Fokus. Ein zukunftsorientierter Ansatz sind Kühlschmierstoffe mit reduziertem Anteil schwer abbaubarer Additive, die weniger problematische Bestandteile enthalten und dadurch die Abfallentsorgung in der Metallbearbeitung erleichtern.

Neben der Produktentwicklung ist auch die Optimierung von Recyclingtechnologien von großer Relevanz. Methoden wie die Ultrafiltration, Membranverfahren oder Koaleszenzabscheidung ermöglichen es, verbrauchte Emulsionen aufzubereiten und erneut einzusetzen. Dadurch verlängern sich die Standzeiten, und die Abfallmengen sinken deutlich.

Ebenfalls zukunftsweisend ist die Minimalmengenschmierung (MMS), bei der nur kleinste Mengen an Schmiermittel direkt in den Bearbeitungsbereich gebracht werden. Das senkt die Kosten für die Kühlschmierstoff-Entsorgung und verbessert zugleich die Energieeffizienz und die Arbeitssicherheit.

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Von der Oberfläche eines Gegenstandes hängt ab, wie er auf verschiedene Umgebungseinflüsse reagiert. Durch die gezielte Veränderung der Oberflächeneigenschaften lassen sich die Wechselwirkungen in eine bestimmte Richtung lenken. Im Ergebnis entstehen funktionale Oberflächen, die spezielle Aufgaben erfüllen. Preiswerte Konstruktionswerkstoffe oder Werkstoffe mit geringem Gewicht können auf diese Weise für anspruchsvolle Einsatzwecke fit gemacht werden. Funktionale Beschichtungen spielen dabei eine zentrale Rolle, denn sie verleihen Bauteilen genau die Eigenschaften, die für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlich sind.

Was sind funktionale Oberflächen?

Funktionale Oberflächen sind Oberflächen, die gezielt so gestaltet wurden, dass sie über rein ästhetische Aspekte hinaus bestimmte technische Aufgaben übernehmen. Im Gegensatz zu dekorativen Beschichtungen steht bei funktionellen Beschichtungen die Leistungsfähigkeit im Vordergrund: Sie können vor Korrosion schützen, die Reibung verringern, elektrische Eigenschaften steuern oder biologische Besiedlung verhindern. Die Erzeugung funktionaler Oberflächen erfolgt durch verschiedene Beschichtungstechniken, die das Grundmaterial mit neuen Eigenschaften ausstatten, ohne dessen strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Typische Aufgaben für funktionale Oberflächen

Die möglichen Wechselwirkungen zwischen Oberflächen und der angrenzenden Umgebung sind äußerst vielfältig. Fast alles, was Physik, Chemie und Biologie zu bieten haben, ist hier zu finden. Wichtige Aufgaben funktionaler Beschichtungen umfassen:

• Oberflächenschutz gegen mechanische und chemische Einflüsse
• Korrosionsschutz für metallische Werkstoffe
• Verschleißschutz zur Verlängerung der Lebensdauer
• Schutz vor ungewollten Ablagerungen (Antihaftbeschichtungen gegen Verschmutzung, Vereisung, Niederschlagen von Feuchtigkeit)
• Schutz vor mikrobiologischer Besiedlung durch Bakterien, Algen oder Pilze

Verbesserung der Haftfähigkeit durch funktionelle Beschichtungen

Funktionale Oberflächen entstehen meistens durch eine Schicht aus Werkstoffen, die die geforderten Eigenschaften mitbringen. In vielen Fällen werden mehrere Schichten benötigt, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Es muss sichergestellt werden, dass alle funktionalen Beschichtungen fest haften und die gesamte Oberfläche oder vorgesehene Oberflächenbereiche vollständig bedecken. Die Oberflächenaktivierung spielt hierbei eine entscheidende Rolle.

Beispiele für die Vorbereitung funktionaler Oberflächen:

• Herstellen einer geeigneten Oberflächenstruktur (Aufrauen, Schleifen)
• Erzeugung von Konversionsschichten (Phosphatieren, Chromatieren)
• Verringerung der Oberflächenspannung für gute Benetzbarkeit
• Metallisierung von Kunststoffen, Glas oder Keramik zum Beispiel zur Vorbereitung auf eine galvanische Beschichtung oder Lackierverfahren wie die kathodische Tauchlackierung
• Förderung der mikrobiellen Besiedlung für biotechnologische Verfahren

Erzeugung spezieller Gebrauchseigenschaften durch funktionale Beschichtungen

Funktionelle Schichten werden immer häufiger eingesetzt, um spezielle Gebrauchseigenschaften hervorzubringen. Dabei nutzt man die Reaktion von Stoffen auf physikalische oder chemische Einflüsse. Beispiele für die Funktionen, die von funktionalen Oberflächenschichten übernommen werden:

• Verstärken oder Herstellen der elektrischen Leitfähigkeit (Widerstand elektrischer Kontakte verringern, elektrostatische Aufladung vermeiden, Touchdisplays herstellen)
• elektrische Isolierung
• Verringerung von reibungsbedingten Energieverlusten
• Verstärkung der Reibung, um Aus- oder Abrutschen zu vermeiden
• Verhindern, dass Gase oder Dämpfe eindringen bzw. entweichen (Barriereschichten)
• Ausrüstung von Membranen zur Stofftrennung (Ultrafiltration, Umkehrosmose)
• Verhindern von Lichtreflexion (Entspiegelung)
• Verspiegeln für verbesserte Licht- und Wärmereflektion
• Sensoroberflächen zur Bestimmung von chemischen Substanzen in Stoffgemischen für die Prozessteuerung und Qualitätssicherung
• Anzeige von Temperaturänderungen durch Farbwechsel

Beschichtungstechniken für funktionale Oberflächen

Die Oberflächentechnik unterscheidet bei der Erzeugung funktionaler Beschichtungen zwischen nasschemischen Verfahren und Gasphasenverfahren. Bei nasschemischen Verfahren liegen die Beschichtungsstoffe in flüssiger Form vor. Schmelzen, Lösungen, Emulsionen (Tröpfchen in Flüssigkeit) oder Suspensionen (Feststoffpartikel in Flüssigkeit) werden auf die Werkstoffoberflächen aufgetragen oder aufgespritzt. Alternativ werden die zu beschichtenden Teile in die Flüssigkeit getaucht. Gasphasenverfahren nutzen das Bestreben von gasförmigen Stoffen aus, sich im Raum gleichmäßig zu verteilen. Dadurch lassen sich sehr dünne funktionelle Beschichtungen im Nanometerbereich erzeugen.

Nasschemische Verfahren für funktionelle Beschichtungen

Zu den nasschemischen Verfahren, mit denen funktionelle Schichten erzeugt werden, zählen das Lackieren, die Erzeugung von Konversionsschichten und die Galvanisierung. Beim Lackieren sind die schichtbildenden Stoffe in einer Flüssigkeit fein verteilt. Nach dem Auftragen verdunstet die Flüssigkeit und hinterlässt eine feste Schicht. Neben dem Korrosionsschutz und der Dekoration lassen sich auf diese Weise funktionale Oberflächen erzeugen, die die Gleiteigenschaften von Oberflächenpaarungen verbessern, einen Temperaturwechsel anzeigen oder vor Verschleiß schützen.

Konversionsschichten entstehen, wenn sich Substanzen mit dem Grundmaterial zu neuen chemischen Verbindungen umsetzen. Diese funktionalen Beschichtungen verbessern die Korrosionsbeständigkeit und dienen als Haftvermittler für nachfolgende Lackierprozesse. Während der Galvanisierung scheiden sich Metallionen aus einer Salzlösung auf dem Grundmaterial ab. Das Verfahren dient der Veredelung von Metallen und dem Korrosionsschutz. Häufig angewendet werden das Vergolden, das Versilbern, das Verkupfern, das Verchromen und das Verzinken.

Gasphasenverfahren zur Erzeugung funktionaler Oberflächen

Bei den Gasphasenverfahren unterscheidet man zwischen der chemischen Gasphasenabscheidung (englisch: chemical vapour deposition, abgekürzt CVD) der physikalischen Gasphasenabscheidung (englisch: physical vapour deposition, abgekürzt PVD) und den plasmaunterstützten Verfahren. Diese Techniken ermöglichen die Herstellung besonders präziser funktionaler Beschichtungen.

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)

Die chemische Gasphasenabscheidung erfolgt in einem geschlossenen Reaktionsbehälter, der das zu beschichtende Bauteil, den Beschichtungsstoff und ein Trägergas enthält. Der Beschichtungsstoff und das Trägergas regieren miteinander zu einem gasförmigen Zwischenprodukt. Das Gas verteilt sich gleichmäßig im Behälter.

Trifft es auf die Bauteiloberfläche, zerfällt die Verbindung. Die Teilchen des Beschichtungsstoffs werden freigesetzt. Es baut sich eine funktionelle Schicht auf, die in Bauteilnähe aus einem Gemisch aus Grund- und Beschichtungsstoff besteht. Nach außen nimmt der Anteil des Grundmaterials in der funktionalen Beschichtung ab.

Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)

Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung wird der Beschichtungsstoff im Hochvakuum verdampft. Das Hochvakuum ist erforderlich, um chemische Reaktionen des Dampfes mit der Luft zu verhindern. Die Wärmezufuhr erfolgt in der Regel über eine elektrische Widerstandsheizung oder durch einen Elektronenstrahl. Auf diese Weise lassen sich funktionale Oberflächen erzeugen, die aus unterschiedlichen Stoffen zusammengesetzt sind.

Plasmaunterstützte Beschichtungsverfahren

Plasma ist ein gasartiger Stoff, der nicht aus Molekülen oder Atomen sondern aus Ionen, Elektronen und Bruchstücken von Molekülen besteht. Es kann kalt sein, wie zum Beispiel in Leuchtstoffröhren oder heiß, wie beispielsweise in einer Flamme. Erzeugt wird es durch den Eintrag von Energie in ein Gas. Energiequellen sind Lichtbögen, hohe elektrische Feldstärken oder starke Magnetfelder. Die plasmaunterstützten Beschichtungstechniken bieten ein breites Anwendungsfeld für die Erzeugung funktionaler Oberflächen, weil sie sich einerseits durch die Gaszusammensetzung und andererseits durch die elektrischen Größen der Energiequelle in einem weiten Bereich einstellen lassen.

Über das Plasma lassen sich Werkstoffe chemisch oder physikalisch beschichten, die den hohen Temperaturen bei anderen Verfahren nicht standhalten. Die Anwendungsgebiete der plasmaunterstützen Oberflächentechnik reichen von der Vorbehandlung zur Verbesserung der Haftung nachfolgender funktionaler Beschichtungen über die Erzeugung definierter Oberflächenstrukturen, die Reinigung und Desinfektion bis zur Abscheidung unterschiedlichster Schichten. Mit Hilfe von Plasma erzeugte funktionale Oberflächen können zum Beispiel Schutz vor Witterungseinflüssen, Korrosion und Verschmutzung bieten und das Benetzungsverhalten oder tribologische Eigenschaften einstellen.

Es ist möglich, wasserabweisende oder gut benetzbare funktionelle Oberflächenschichten zu generieren oder die Reibung in mechanischen Systemen so zu vermindern, dass auf den Einsatz von Schmiermitteln verzichtet werden kann. Weitere Einsatzgebiete funktionaler Beschichtungen sind die Veredlung von Textilien und die Beschichtung von Folien.

Anwendungsgebiete funktionaler Oberflächen in der Industrie

Funktionale Oberflächen finden in nahezu allen Industriezweigen Anwendung. In der Automobilindustrie sorgen funktionelle Beschichtungen für Korrosionsschutz an Karosserieteilen und verbessern die Gleiteigenschaften von Motorkomponenten. Die Medizintechnik nutzt funktionale Beschichtungen, um biokompatible Oberflächen für Implantate zu schaffen. In der Elektronik ermöglichen funktionale Oberflächen die Herstellung leitfähiger Schichten für Touchscreens und Solarzellen. Auch die Elektrotauchlackierung zählt zu den wichtigen Verfahren, um funktionale Oberflächen im industriellen Maßstab herzustellen.

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Aufgabe der Flüssigkeiten

Metallbearbeitungsflüssigkeiten schützen Werkzeuge vor Beschädigungen und Verschleiß, sichern die Bearbeitungsqualität und helfen, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten. Es gibt verschiedene Typen dieser Kühlschmierstoffe (KSS), die auf unterschiedliche Schwerpunkte wie Schmierleistung, Kühlwirkung oder Korrosionsschutz ausgelegt sein können. Welches Produkt sich jeweils am besten eignet, richtet sich nach dem Bearbeitungsverfahren, dem verwendeten Material und den betrieblichen Anforderungen.

Funktionen von Metallbearbeitungsflüssigkeiten im Überblick

Kühlschmierstoffe übernehmen in der Metallbearbeitung mehrere zentrale Aufgaben. Sie tragen wesentlich zur Prozesssicherheit und zur Qualität der Werkstücke bei. Darüber hinaus beeinflussen Metallbearbeitungsflüssigkeiten die Wirtschaftlichkeit und die Lebensdauer der eingesetzten Werkzeuge. Hier die wichtigsten Funktionen auf einen Blick:

Schmierung

Kühlschmierstoffe bilden einen dünnen Film zwischen Werkzeug und Werkstück. Dieser reduziert die direkte Metall-auf-Metall-Berührung und vermindert damit Reibung und Verschleiß. Die Schmierwirkung sorgt für eine gleichmäßigere Bearbeitungskraft und längere Werkzeugstandzeiten. Besonders bei zähen Materialien oder komplexen Bearbeitungen verhindert sie Rattermarken und verbessert die Oberflächenqualität.

Kühlung

Bei der Metallbearbeitung entstehen enorme Temperaturen durch Reibung und Schnittdruck. KSS, zum Beispiel in Form einer Schneid- oder Bohrflüssigkeit, leiten diese Wärme ab und stabilisieren die Temperaturen im Bearbeitungsprozess. Das schützt das Werkzeug vor Überhitzung und verhindert thermische Spannungen im Werkstück, die zu Maßabweichungen oder Gefügeveränderungen führen können. Insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen ist die Kühlleistung ein bedeutender Faktor für Genauigkeit und Prozesssicherheit.

Korrosionsschutz

Bestimmte Formulierungen schützen Werkstücke und Maschinenoberflächen vor Korrosion. Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe leisten das durch ihren natürlichen Ölfilm. Wassermischbare Kühlschmierstoffe müssen hierfür mit speziellen Additiven ausgestattet sein.

Abtransport von Spänen und Partikeln

Partikel, die beim Schneiden entstehen, müssen aus der Bearbeitungszone entfernt werden. Metallbearbeitungsflüssigkeiten transportieren Späne und Abrieb zuverlässig ab. Das verhindert, dass sie zwischen Werkzeug und Werkstück geraten und Kratzer oder Ausbrüche verursachen. Gleichzeitig erleichtert die Spanabfuhr die Sicht auf den Prozess und verringert die Gefahr von Blockaden an der Maschine.

Verbesserung der Bearbeitungsqualität

Bei richtiger Dosierung erzeugt Kühlschmierstoff gleichmäßige Schnittbedingungen. Damit unterstützt er die kontrollierte Prozessführung, verbessert die Oberflächenqualität, reduziert Nacharbeit und gewährleistet eine reproduzierbare Fertigung auch bei komplexen Werkstücken.

Zusammensetzung von Kühlschmierstoffen

Metallbearbeitungsflüssigkeiten lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: nichtwassermischbare oder wassermischbare Kühlschmierstoffe. Wassermischbare Emulsion zur Metallbearbeitung bestehen aus einer Öl-Basis, die mithilfe von Emulgatoren mit Wasser vermengt wird. Nichtwassermischbare Produkte beruhen auf reinen Ölen. In beiden Systemen sorgen gezielt eingesetzte Additive für die gewünschten Eigenschaften. Zu den gängigsten Zusätzen gehören:

• Alterungsschutzstoffe (Antioxidantien): verhindern die Oxidation der Basisöle und verlängern die Standzeit des Kühlschmiermittels
• Korrosionsinhibitoren: schützen Werkstücke und Maschinenoberflächen vor dem negativen Einfluss von Sauerstoff
• Hochdruckzusätze (EP-Additive): verbessern die Schmierwirkung unter extremen Belastungen (Klassisch enthalten sind Schwefel- oder Phosphorverbindungen. Modernere Kühlschmierstoffe setzen auf borfreie Systeme oder additivierte Esteröle.)
• Entschäumer: reduzieren Schaumbildung in Kühlschmierstoffsystemen, die Pumpen und Kühlkreisläufe stören könnte
• Biozide/Konservierungsmittel: hemmen das Wachstum von Bakterien und Pilzen, sichern Hygiene und unterbinden Geruchsbildung
• Systemreiniger/Dispersant-Zusätze: halten Partikel und Fremdstoffe in Schwebe, erleichtern die Reinigung und wirken Ablagerungen entgegen
• Metall-Desaktivatoren: verhindern unerwünschte Reaktionen zwischen Additiven und Metalloberflächen

Typische Arten und Einsatzbereiche von Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Abhängig von ihrer genauen Formulierung erfüllen Metallbearbeitungsflüssigkeiten spezifische Aufgaben im Fertigungsprozess.

Schneidöl

Schneidöle sind nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe, die sich durch eine starke Schmierwirkung auszeichnen. Sie finden vor allem in Prozessen Verwendung, die hohe Präzision und Werkzeugschutz erfordern. Beispiele hierfür sind das Gewindeschneiden, das Reiben und das Tiefbohren. Dünnflüssigeres Schneidöl kommt beim Schleifen zum Einsatz, mittelviskoses Schneidöl beim Drehen und Fräsen.

Bohrflüssigkeit

Bohrflüssigkeit wurde speziell für Bohrprozesse entwickelt. Sie kühlt und schmiert den Bohrmeißel, stabilisiert das Bohrloch und transportiert Bohrspäne zuverlässig ab. Es gibt in diesem Bereich sowohl nichtwassermischbare als auch wassermischbare Kühlschmierstoffe. Erstere eignen sich besser, wenn höhere Stabilität oder besondere Druckverhältnisse gefordert sind. Letztere gelten als kostengünstige und mineralölreduzierte Kühlschmierstoffe.

Metallbearbeitung

Echte Allrounder sind Kühlmittel für die Metallbearbeitung, die es ebenfalls als wassermischbare und nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe gibt. Diese Metallbearbeitungsflüssigkeiten bieten eine Kombination aus Kühlung, Schmierung, Späneabtransport und Korrosionsschutz und können sowohl bei spanenden Verfahren wie Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen als auch bei spanlosen Methoden wie Tiefziehen und Pressen zur Anwendung kommen.

Im klassischen Gebrauch werden Kühlmittel in der Metallbearbeitung großvolumig eingesetzt. Eine schmierstoffsparendere Alternative bietet die Mindestmengenschmierung (MMS), die mit exakt dosierten Kleinstmengen direkt im Bearbeitungsbereich arbeitet.

Herausforderungen im Umgang mit Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Ob Schneidöl, Bohrflüssigkeit oder Allround-Kühlmittel für die Metallbearbeitung: Der Einsatz von KSS bringt eine Reihe von Problemstellungen mit sich. Ein zentrales Thema ist die Überwachung der Prozessparameter. Die Dosierung vom Kühlschmierstoff, der pH-Wert und die Keimbildung müssen permanent kontrolliert werden, damit die Flüssigkeit ihre Funktion zuverlässig erfüllt. Vernachlässigte Wartung führt schnell zu einer eingeschränkten Kühl- oder Schmierwirkung und kann Geruchsbildung und Bakterienwachstum verursachen. Das kann einen vorzeitigen Wechsel bedingen und die Kosten für die Kühlschmierstoff-Entsorgung erhöhen.

Klare Sicherheitsrichtlinien sind unverzichtbar

Der Arbeitsschutz spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Bei Hautkontakt können Metallbearbeitungsflüssigkeiten Reizungen hervorrufen. Aerosole belasten die Atemwege. Daher sind klare Sicherheitsrichtlinien unverzichtbar. Hinzu kommt die Frage der Entsorgungsfähigkeit und Umweltbelastung. Bei klassischem Kühlschmierstoff muss die Entsorgung fachgerecht als Sondermüll erfolgen, da er Mineralöle, Biozide oder andere problematische Additive enthält. Schadstoffreduzierte Kühlschmierstoffe erfordern dennoch eine geregelte Beseitigung, weil sie schädliche Rückstände aufweisen können. Das größte Potenzial zur Reduktion problematischer Rückstände bieten abbaubare Kühlschmierstoffe auf Esterbasis, die sich unter bestimmten Voraussetzungen über Kompostierung, den Biomüll oder Biogasanlagen verwerten lassen.

Klassische großvolumige Anwendungen verursachen hohen Verbrauch und laufende Pflegeaufwände

Neben diesen Aspekten sind auch die Kosten nicht zu unterschätzen. Klassische großvolumige Anwendungen verursachen hohen Verbrauch und laufende Pflegeaufwände. Gleichzeitig erfordern unterschiedliche Werkstoffe und Bearbeitungsverfahren jeweils spezifische Formulierungen. Eine falsche Auswahl oder Dosierung vom Kühlschmierstoff kann erhöhten Werkzeugverschleiß, Maßungenauigkeiten oder Korrosion nach sich ziehen.

Eine zukunftsorientierte Lösung sind abbaubare Kühlschmierstoffe auf Esterbasis in Verbindung mit der Mindestmengenschmierung. Diese Kombination bietet sich vor allem für Prozesse an, in denen die Schmierwirkung wichtiger ist als die Kühlleistung.

Refraktometer für Kühlschmierstoff: Präzise Konzentrationskontrolle für Effizienz und Verbrauchsreduktion

Die regelmäßige Messung mit einem Refraktometer für Kühlschmierstoff ist entscheidend, um beim klassischen Kühlmitteleinsatz die richtige Konzentration sicherzustellen. So bleiben Kühlleistung, Schmierwirkung und Korrosionsschutz zuverlässig erhalten. Gleichzeitig trägt die sorgfältige Kontrolle dazu bei, den Verbrauch zu optimieren und unnötige Nachdosierungen der Metallbearbeitungsflüssigkeiten zu vermeiden.

Mindestmengenschmierung

Im Gegensatz dazu erfordert die Mindestmengenschmierung kein Refraktometer. Da statt einer Emulsion zur Metallbearbeitung ein reiner Schmierstoff verwendet wird, erübrigt sich die aufwendige Konzentrationskontrolle. Zugleich sinkt der Verbrauch deutlich, weil das Schmiermittel in minimaler Menge direkt an der Bearbeitungsstelle aufgebracht. Dadurch bietet die MMS erhebliche Vorteile bei der Kühlschmierstoff-Entsorgung, vor allem, wenn abbaubare Kühlschmierstoffe auf Esterbasis zum Einsatz kommen.

Während das Refraktometer für Kühlschmierstoff die Qualität und Funktionalität einer herkömmlichen Emulsion für die Metallbearbeitung sicherstellt, eröffnet die MMS Wege zu einer verbrauchs- und abfallärmeren Fertigung. Damit leistet sie einen Beitrag zur Reduktion von Entsorgungskosten und Schadstoffbelastung.

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