Versteckt im Fluidschaltschrank des CNC-Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrums „Specht“ verrichtet der Membrantrockner vom Typ Drypoint M seine Arbeit und gewährleistet eine hohe Prozesssicherheit bei der Bereitstellung der benötigten Druckluft.
Autorin: Dipl.-Ing. Jeannette Walter
Das CNC-Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum „Specht“ von Hüller Hille, einem Unternehmen der Thyssen-Gruppe, ist auf hohe Zerspanungsleistung angelegt. Der Ludwigsburger Werkzeugmaschinenbauer liefert dieses Bearbeitungszentrum direkt an die Automobilindustrie oder auch an deren Zulieferer. Neben den hohen Produktivitätserwartungen an das Maschinensystem stehen in diesem Segment hohe Verfügbarkeit, hohe Genauigkeit und eine lange Lebensdauer auf der Forderungsliste dieser Anwendergruppe.
Das Herzstück des Bearbeitungszentrums – die hochdynamische Motorspindel – trägt maßgeblich zur geforderten Leistungsfähigkeit bei. Doch Hochgeschwindigkeitsbearbeitung setzt neben hochtourigen Motorspindeln auch angepasste Spindellager und den Einsatz von Hochleistungsschmierfetten sowie den zuverlässigen Schutz der Spindeln und deren Dichtungen und Lager vor den extrem abrasiven Verschmutzungen aus dem Bearbeitungsraum voraus. Von der Funktion dieses Systems hängt die Verfügbarkeit des Fertigungszentrums wesentlich ab.
Trockene Sperrluft zum Schutz des Systems
Um alle Potenziale für ein harmonisches Zusammenspiel der einzelnen Komponenten auszuschöpfen, wurden alle ingenieurtechnischen Erfahrungen bemüht. Eine Erfahrung ist die Forderung nach trockener Sperrluft zum Schutz des Systems. Diese Vorsicht ist ganz sicher nicht aus der Luft gegriffen, denn in der Vergangenheit kam es trotz vorgegebener Druckluftspezifikation bezüglich des Wassergehaltes nach ISO 8573-1, Klasse 4 (das entspricht einem Drucktaupunkt von +3 °C) zu Spindelproblemen. Bei der Ursachenanalyse stellte sich mehrfach heraus, dass diese Spindelprobleme auf unzureichende Druckluftqualität zurückzuführen waren. Festgestellt wurden mineralische Ablagerungen in den Spindelspalten oder kleinste Rostpartikel, die trotz hochwertiger Oberflächenbeschichtung den Wicklungen der Spindelmotoren zusetzten.
Statt weiterhin einfach nur eine Druckluftspezifikation vorzugeben, entschieden die Verantwortlichen von Hüller Hille, die Anwender bei diesem Problem nicht allein zu lassen. Zusammen mit Druckluftspezialisten des Neusser Unternehmens Beko erarbeitete man eine entsprechende Lösung, die den Einsatz des Drucklufttrockners Drypoint M vorsieht.
Niedrige relative Feuchte der Druckluft
Aus der Praxis ist den Neussern bekannt, dass dem Zusammenhang zwischen Korrosion an den Maschinenkomponenten und relativer Feuchte in der Druckluft oft zu wenig Beachtung geschenkt wird. Korrosion beginne nicht erst, wenn Wasser als Flüssigkeit in der Druckluftleitung auskondensiert, sondern bereits viel früher. Ab einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 40 % steigt die Korrosion drastisch an. Ziel war es also, zu vermeiden, dass die relative Feuchte der Druckluft diesen Wert überschreitet.
Betrachtet man den Verlauf der relativen Feuchte zur Temperatur, ist zu erkennen, dass mit „Drypoint M“ getrocknete Druckluft immer unterhalb des für die Korrosion entscheidenden Wertes von 40 % liegt. Die Druckluft wird dabei nicht – vom Trocknungsverfahren vorgegeben – auf einen konstanten Drucktaupunkt (z. B. 5 °C) gebracht, sondern nach dem wirklich notwendigen Forderungsprofil der Druckluftverbraucher bedarfsspezifisch getrocknet.
Zur Verdeutlichung ein Beispiel: Wird Druckluft bei einer Kompressor-Austritts-temperatur von 35 °C mit einem Kältetrockner auf einen Drucktaupunkt von 5 °C getrocknet, so beträgt die relative Luftfeuchtigkeit der Druckluft etwa 25 %. Druckluft wird jedoch nur in wenigen Fällen direkt nach der Erzeugung und Trocknung verbraucht. Bis zum Abnehmer sind längere Wegstrecken zurückzulegen, bei denen die Druckluft auch den Temperaturschwankungen der Umgebung ausgesetzt ist, so dass eine Abkühlung der Druckluft auf 15 °C keine Seltenheit ist. Das entspricht dann aber bereits einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 %. Kühlt die Druckluft saison- oder raumspezifisch weiter ab, steigt auch die relative Feuchte und damit die Korrosion. Probleme und Beeinträchtigungen an der Anlage sind vorprogrammiert!
Die gefundene Lösung mit „Drypoint M“ vermeidet dieses Problem, da die Druckluft direkt an der Maschine und entsprechend deren Anforderungen getrocknet wird. Bei einer Temperatur von 20 °C wird der Membrantrockner z. B. für einen Drucktaupunkt von –10 °C ausgelegt. Die relative Feuchte liegt dann unter 15 %. Auch bei möglichen Abkühlungen in den druckluftverbrauchenden Komponenten wird die relative Feuchte von 40 % sicher unterschritten. Korrosion wird so zuverlässig vermieden.
Einsatz direkt an der Maschine
Der kleine kompakte Membrantrockner empfiehlt sich zum Einsatz direkt an der Maschine. Seine einfache Installation in beliebiger Einbaulage, sein Funktionsprinzip, das ohne elektrische Energieversorgung auskommt, und seine vollständige Wartungsfreiheit erweisen sich gerade hier als sehr nützlich.
Neben diesen Vorteilen fällt zudem seine hohe Zuverlässigkeit auf.
Im Schaltschrank des Bearbeitungszentrums ist der Drucklufttrockner daher bewusst nicht im Vordergrund angebracht. Die Betriebspraxis habe in den vergangenen Jahren bewiesen, dass sich niemand mehr groß um das Modul kümmern muss.
Garantierte Spindelstandzeiten
Im Specht-Bearbeitungszentrum bringt die Drucklufttrocknung, neben dem Schutz der Spindel selbst, eine ganze Reihe weiterer Effekte mit sich:
Die Lebensdauer des Hochleistungsschmierfettes im Spindellager konnte erheblich gesteigert werden. Die trockene Sperrluft verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in das Schmierfett, erhält somit dessen Leistungsfähigkeit und ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Standzeiten des gesamten Systems.
Da neben der Sperrluft für das System um die Motorspindel auch ein weiterer Teilstrom für das Messsystem des Bearbeitungszentrums mit „Drypoint M“ getrocknet wird, hat dessen Einsatz weitere angenehme Sicherheitsaspekte.
n Das Beaufschlagen der pneumatischen Schutzdichtungen der Linearmaßstäbe mit sauberer und vor allem trockener Luft verhindert zuverlässig eine Trübung des Glases und garantiert damit langfristig höchste Ablesegenauigkeiten und einen stabilen Messprozess. Das ist die Grundlage für das Einhalten von kleinsten Fertigungstoleranzen im µm-Bereich.
n Auch das Schützen des Kanals des Lasermesssystems mit sauberer, trockener Sperrluft bringt Vorteile. Hier wird das Eindringen von Bearbeitungsvernebelung im Arbeitsraum, sowohl des Senders als auch des Empfängers, verhindert und die Leistungsfähigkeit des Lasers langfristig aufrechterhalten.
Ein Blick auf die Gesamtergebnisse, die mit der Drucklufttrocknung im BAZ erzielt werden, macht deutlich, dass sich der Einsatz von „Drypoint M“ rentiert. Der Ludwigsburger Werkzeugmaschinenhersteller rüstet jetzt alle seine Specht-Fertigungssysteme serienmäßig mit diesen Drucklufttrocknern aus: „Seit wir den Membrantrockner einsetzen, haben wir weniger Probleme infolge schlechter Druckluftqualität. Unsere guten Erfahrungen seit 1997 haben uns motiviert, unseren Kunden auch für bereits vor dieser Einführung gelieferte Anlagen die Nachrüstung optional anzubieten.“
Beko Technologies GmbHTel. 0231/9880, Fax 02131/988900
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