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Kühllösung Präzision von Zerspanungsmaschinen erhöhen

| Autor / Redakteur: Steffen Rieger / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Für seine Präzisionszerspanungsmaschinen suchte ein Hersteller nach einer effizienten und dezentralen Kühlung. Wieland Thermal Solutions entwickelte eine maßgeschneiderte Lösung mit punktgenauer Kühlschmiermitteltemperierung.

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Bei Präzisionszerspanungsmaschinen ist es sehr wichtig, dass das Kühlschmiermittel immer exakt temperiert ist.
Bei Präzisionszerspanungsmaschinen ist es sehr wichtig, dass das Kühlschmiermittel immer exakt temperiert ist.
(Bild: © Kalinovsky Dmitry/Fotolia.com)

Die Energieeffizienz von Produktionsmaschinen steht neben niedrigen Zykluszeiten und einer maximalen Anlagenverfügbarkeit bei vielen Industrieunternehmen im Fokus. So auch bei einem Hersteller von Präzisionszerspanungsmaschinen, der nach einer neuen hocheffizienten und dezentralen Kühlungsmöglichkeit für seine Maschinen suchte.

Bei solchen Präzisionszerspanungsmaschinen ist es wichtig, dass das Kühlschmiermittel immer exakt temperiert ist. Dadurch wird ein konstanteres Ergebnis in Bezug auf die Toleranzen der Endprodukte sichergestellt. Bei der bisherigen Lösung des Herstellers erfolgte die Wärmeabfuhr über einen wassergekühlten Wärmeübertrager, der über ein Kühlwassernetz gespeist wurde.

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Energieeffizienter Koaxialverdampfer

Für die neue Maschinengeneration entwickelte Wieland Thermal Solutions einen kompakten und robusten Koaxialverdampfer, der zudem sehr energieeffizient ist. Ein Plattenwärmeübertrager kam wegen der gewünschten Integration in den Kühlschmiermittelbehälter sowie aufgrund der kleinen inneren Kanäle nicht in Frage.

Durch seine latente Wärmeübertragung bei konstanter Verdampfungstemperatur und das Design im Gleichstromprinzip ermöglicht der Koaxialverdampfer eine punktgenaue Temperierung des Kühlschmiermittels. Die Ausführung mit einer dezentralen Kälteanlage direkt an der Zerspanungsmaschine bietet zudem den Vorteil, dass kein Kühlwasseranschluss mehr erforderlich ist.

Unempfindlich gegenüber Schmutz

Durch die großen Kanäle des Mehrkammerprofils wird eine hohe Verschmutzungsunempfindlichkeit auf der Kühlschmiermittelseite erreicht. Die Integration eines Grobfilters schützt den Wärmeübertrager vor groben Partikeln. Durch die koaxiale Anordnung mit Mehrkammerprofil kann der knappe Bauraum optimal genutzt werden. Im Inneren des Profils wird über ein Steigrohr das Kältemittel eingespritzt und verdampft.

Alle Anschlüsse des Koaxialverdampfers wurden in einem Bauteil zusammengefasst und für den gewünschten einfachen Einbau von oben zugänglich gemacht. Zugleich sind dort auch die Bauteile für die erforderliche Sensorik integriert.

Aus Kostengründen und aufgrund der Materialverträglichkeit mit den vorhandenen Medien fiel die Werkstoffauswahl auf die Aluminiumlegierung EN AW-6060. Diese lässt sich sehr gut mechanisch bearbeiten und ermöglicht gleichzeitig das Fügen der Baugruppe durch einen Hartlötprozess.

Ideale Wärmeübertragergeometrien entwickeln

Bei der thermodynamischen Dimensionierung greifen die Ingenieure von Wieland Thermal Solutions für die Konstruktion und Prototypenerstellung von Wärmeübertragern auf verschiedene selbstentwickelte Softwaretools zurück. Dadurch werden Wärmeübertragergeometrien entwickelt, die die Gesamtanforderungen ideal erfüllen.

Alle thermodynamischen und fluidmechanischen Anforderungen werden im hauseigenen Labor unter realen Einsatzbedingungen, wie sie beim Kunden herrschen, simuliert und mit Messungen genau verifiziert. So stellt Wieland Thermal Solutions die Leistungsfähigkeit des Bauteils vor dem Serieneinsatz sicher.

Komplettbetreuung durch Wieland Thermal Solutions

Für das Projekt übernahm das Unternehmen die Komplettbetreuung. Von der ersten Anfrage, Engineering und Projektierung, über Konstruktion des Koaxialverdampfers und Prototypenfertigung bis hin zur Serienproduktion. Durch die enge Zusammenarbeit der Produktentwickler mit den Produktionsingenieuren konnte das Design sehr früh auf die Erfordernisse und Möglichkeiten der Fertigungsprozesse optimiert werden. So ließ sich die Zeit von der Prototypenphase bis zum Serienanlauf erheblich verkürzen und Kosten ließen sich sparen. Der Wärmeübertrager wurde einbaufertig geliefert, was dem Kunden eine einfache und schnelle Montage des Bauteils und aller Anschlüsse ermöglichte. (sh)

* Steffen Rieger ist Leiter der Geschäftseinheit Maschinen- und Anlagentechnik bei Wieland Thermal Solutions

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