Werksleiter Martin Zverina: „Der Energieverbrauch liegt bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer Einzelplatz-Anlage.“

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Spandau Pumpen übernehmen die Kühlmittelversorgung von Werkzeugmaschinen im SKF Lubrication Systems Werk in Tschechien.

Autor:
Aynur Thuernagel, Product ­Manager Spandau Pumpen, SKF Lubrication ­Systems Germany GmbH, Berlin

Schmierstoffe

Um in der Metallbearbeitung eine hohe Qualität bei niedrigen Kosten zu erzielen, spielt auch die zuverlässige Versorgung der Werkzeugmaschinen mit Kühlschmierstoffen eine wichtige Rolle. Zu diesem Zweck kommen im Werk von SKF Lubrication Systems CZ s.r.o. im tschechischen Chodov verschiedene Kühlmittelpumpen von Spandau Pumpen (Bild 3) für den Bearbeitungsprozess und für eine modulare Inselfilteranlage (Bild 1) samt Späneförderer zum Einsatz. Seither verzeichnen die Verantwortlichen geringere Energie- und Betriebskosten sowie eine höhere Anlagenverfügbarkeit.

Bild 1: Elf Pumpen von Spandau halten die vollautomatische Filteranlage im tschechischen SKF Lubrication Systems Werk Chodov am Laufen

Bild 1: Elf Pumpen von Spandau halten die vollautomatische Filteranlage im tschechischen SKF Lubrication Systems Werk Chodov am Laufen

Bild 3: Spandau Pumpen im SKF Werk Chodov

Bild 3: Spandau Pumpen im SKF Werk Chodov

Im SKF Werk Chodov entstehen unter anderem Progressiv-Verteiler für Schmiersysteme. In der früheren Produktionslinie traten jedoch Probleme auf: Immer wieder gab es in innengekühlten Werkzeugen Verstopfungen durch Restschmutz. Bei den zuvor eingesetzten relativ langsamen Maschinen kamen als Filtervariante Einzelplatzlösungen zum Einsatz. Das SKF Projektteam Manufacturing Technology unter der Leitung von Steffen Siegemund erhielt den Auftrag, dafür zu sorgen, dass in Chodov noch flexibler, in höherer Qualität und mit geringeren Kosten produziert wird. Deswegen entschied man sich für die Anschaffung von schnellen Einspindel-Fräszentren.

Um die Frage zu klären, wie anfallende Späne effizient aufbereitet, Kühlschmierstoff zurückgewonnen und dem Fertigungsprozess wieder zugeführt werden kann, traten das SKF Projektteam und der globale Einkauf mit der Mayfran GmbH in Aachen in Kontakt. Gemeinsam mit dem Spezialisten für Späneförderer und Filteranlagen bewerteten sie in einem Konzeptvergleich die Vor- und Nachteile von Einzelplatz- und Insellösungen sowie der Zentralversorgung. Die Entscheidung fiel schließlich zugunsten einer modularen Inselanlage mit Späneförderer aus. Steffen Siegemund ist sehr zufrieden: „Zusammen mit der Mayfran GmbH haben wir das Projekt erfolgreich umgesetzt!“

Die Filteranlage (Bild 2) bedient zwei Produktionslinien mit je drei Werkzeugmaschinen ① ② ③ bzw. ④ ⑤ ⑥ und eine Einzelplatzlösung ⑦. Das System übernimmt die Vollstromreinigung von Spänen bis zu einer Größe von 25 µm plus über eine zweite Feinfilterstufe (Bypass-Reinigung) mittels Papierbandfilter bis 5 µm ⑧. Das dabei gefilterte Medium wird im Ultrareintank ⑬ gesammelt. Die Anlage ist mit einem Zweitschutzbehälter ausgestattet und erfüllt die Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG). Darüber hinaus verfügt sie über einen Eintauchkühler ⑨ mit einer leistungsstarken Steuerung. Das SKF Werk ist damit auf steigende Stückzahlen vorbereitet und kann diesen Kühler bei Bedarf zuschalten, um den Kühlschmierstoff auf einer konstanten Prozesstemperatur zu halten.

Bild 2: Schematische Darstellung des Reinigungsprozesses mit Rückführung des Mediums an die Maschinen – rot: ungefiltertes Medium; hellblau: gefiltertes Medium; dunkelblau: feinst gefiltertes Medium.

Bild 2: Schematische Darstellung des Reinigungsprozesses mit Rückführung des Mediums an die Maschinen – rot: ungefiltertes Medium; hellblau: gefiltertes Medium; dunkelblau: feinst gefiltertes Medium.

Unterstützung aus den eigenen Reihen

Als Dritter im Bunde fehlte noch ein geeigneter Pumpenhersteller. Dabei wurde das SKF Projektteam in den eigenen Reihen fündig: Spandau Pumpen mit Sitz in Berlin gehört bereits seit 2004 zur SKF Gruppe. Das Unternehmen entwickelt und baut leistungsstarke Lösungen für die zentrale Ver- und Entsorgung sowie die Aufbereitung rund um Werkzeugmaschinen. „Spandau Pumpen ist eine eigenständige Marke innerhalb der SKF Gruppe, und somit lag es nahe, auf Produkte aus dem eigenen Hause zu setzen“, sagt Martin Zverina, Werksleiter in Chodov.

Für die modulare Insellösung mit Späneförderer lieferten die Berliner für den Bearbeitungsprozess drei Niederdruckpumpen der PS-Baureihe (b) und drei Hochdruckpumpen der LMP-Baureihe (c) jeweils mit Frequenzumrichtern. Die verwendeten marktüblichen Motoren können mittels Adapterkonzept einfach mit einem Frequenzumrichter aufgerüstet werden. Die Pumpen mit Umrichtern laufen im Parallelbetrieb, verringern somit den steuerungstechnischen Aufwand und erhöhen zudem die Betriebssicherheit. Einige Komponenten sind redundant ausgelegt, um Ausfälle der Anlage zu verhindern. Der Reinigungsprozess läuft dabei immer nach demselben Schema ab: PSH-Pumpen (a) von Spandau fördern das durch die Bearbeitung verschmutzte Medium von den Werkzeugmaschinen zurück zur Filteranlage.

Die geklärte und wiederverwendbare Flüssigkeit wird in einen Behälter geleitet ⑫. Von diesem Reintank fördern die PS-Pumpen (b) das gefilterte Medium mit Niederdruck und die LMP-Schraubenspindelpumpen (c) das feinst gefilterte Medium mit Hochdruck zum erneuten Einsatz an die Maschinen (Bild 2).

Die PSR-Nachspülpumpen (d) reinigen die Filterelemente der ­Filteranlage ⑩ ⑪. Die PMS-Pumpen (e) fördern das Medium aus dem Sedimentationstank zurück zu den Filterelementen ⑩ ⑪.

Durch die Parallelsteuerung mit Masterfunktion der Pumpen arbeiten sie stets bedarfsgerecht und ermöglichen eine lange Lebensdauer, da sie gleichmäßig belastet werden. Die Anlage fördert nur so viel Kühlmittelschmierstoff wie die angeschlossenen Maschinen benötigen. Die Master- oder Wechselsteuerung gewährleistet eine homogene Laufzeit der einzelnen Pumpenaggregate. Da nicht immer alle Prozesspumpen täglich im Betrieb sind, wird alle 24 Stunden eine andere Masterpumpe gewählt. Dadurch werden alle Komponenten einem nahezu identischen Verschleiß ausgesetzt. Die redun­danten Pumpen werden regelmäßig auf einwandfreie Funktion geprüft.

Die Sensoren in den Rohrleitungen geben dem Frequenzumrichter Input über den Ist-Zustand des Prozessdrucks. Der Umrichter steuert dann die Drehzahl der Pumpen, um ein gleichbleibendes Druckniveau zu erhalten. Eine Bypass-Regelung ist dadurch nicht notwendig: Ein zusätzlicher Energiebedarf sowie unnötiger Wärmeeintrag ins Kühlmedium werden vermieden.

Effizient und leistungsstark bei geringen Wartungskosten

ie automatische Anpassung der Drehzahl durch den Frequenzumrichter kompensiert auch einen möglichen Leistungsabfall durch Verschleiß von Spindeln oder Laufrad: Der gewünschte Betriebspunkt wird weiter angesteuert, ein außerplanmäßiger Stillstand der Anlage wird verhindert. Anstehender Reparaturbedarf wird somit rechtzeitig wahrgenommen und Wartungsarbeiten können sinnvoll eingetaktet werden. Durch das sanfte Anfahren der Anlage mit Umrichter-Technologie werden Druckstöße vermieden. Dies schont Komponenten wie Armaturen, Schläuche oder Filter und erhöht die Standzeit des gesamten Systems. Insgesamt ergibt sich dadurch in Chodov eine spürbare Senkung der Betriebskosten.

Bild 4: Die Hebepumpen im Späneförderer fördern den grob vorgereinigten Kühlschmierstoff zur Filteranlage.

Bild 4: Die Hebepumpen im Späneförderer fördern den grob vorgereinigten Kühlschmierstoff zur Filteranlage.

Das System ist darüber hinaus besonders energieeffizient: „Aus Verbrauchsmessungen und Zerspanungsvolumina haben wir errechnet, dass der Energieverbrauch bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer in Betrieb befindlichen Einzelplatz-Anlage liegt“, rechnet Martin Zverina vor. Ergo beträgt die Energieeinsparung 60 Prozent (Bild 2). Des Weiteren wurden in der Anlage vier Spülpumpen (PSR-Baureihe) zur Filterreinigung und zwei Restschmutzpumpen (PMS-Baureihe) zum Abtransport von Rückständen verbaut. Für die Späneförderer mit den seitlichen Pumpstationen wurden jeweils zwei Hebepumpen (PSH-Baureihe) bereitgestellt (Bild 4). Durch diese Konstellation ist das SKF Werk optimal für die Anforderungen gerüstet.

Die Filteranlage ist modular aufgebaut. Eine Erweiterung der Anlage ist jederzeit möglich. Dies kann bedarfsgerecht zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Die Inselfilteranlage ist auch hinsichtlich des Maschineneinsatzes flexibel. Sollten in Chodov beispielsweise noch ein Schleifzentrum oder eine weitere Fräsmaschinenlinie hinzukommen, kann der gleiche Anlagentyp verwendet werden. Zu ändern wäre lediglich die Filterqualität.

Die Lösung von Spandau Pumpen hat die Verantwortlichen in Chodov von Anfang an überzeugt. Sie freuen sich über eine hohe Verfügbarkeit beim Maschineneinsatz rund um die Uhr und geringe Wartungszeiten. Großen Wert legte SKF Chodov auf einen vollautomatischen Prozess. Auf manuell zu reinigende Siebkörbe vor den Hebepumpen wurde verzichtet. Die Komponenten wie auch die dazugehörigen Filterelemente wurden speziell dafür entwickelt.

Bild 5: Werksleiter Martin Zverina: „Der Energieverbrauch liegt bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer Einzelplatz-Anlage.“

Bild 5: Werksleiter Martin Zverina: „Der Energieverbrauch liegt bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer Einzelplatz-Anlage.“

Ansprechpartner Verkauf

evolution@skf.com

Kapazitätsreserven für weitere Maschinen

Aus Sicht von Werksleiter Martin Zverina hat sich die Bearbeitungssicherheit in der Zerspanung deutlich verbessert. „Wir sind mit der Leistung der ganzen Anlage und insbesondere mit den Spandau Pumpen sehr zufrieden (Bild 5). Das System läuft 24 Stunden sieben Tage in der Woche und versorgt sieben Schlüsselmaschinen in unserer mechanischen Fertigung zuverlässig mit Kühlschmierstoff“, sagt er. Dabei gibt es noch Kapazitätsreserven sowohl im Hoch- wie auch im Niederdruckbereich, so dass noch bis zu zwei weitere Maschinen angeschlossen werden können. Durch die Lösungen von Spandau Pumpen ist das SKF Werk in Chodov strategisch gut für die Zukunft gerüstet. Sollten weitere Bereiche der Produktion auf ein ähnliches Fertigungskonzept umzustellen sein, kann eine weitere Inselanlage gestellt und als Kühlschmierstoff-Netzwerk betrieben werden.

Martin Zverina: „Durch die modulare Bauweise ist eine Anpassung an den aktuellen Bedarf jederzeit möglich.“

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