Untersuchungen zur kohlenstoffdioxidbasierten kryogenen Minimalmengenschmierung

Die kryogene Kühlung ist eine Kühlschmierstrategie zur Bearbeitung schwerzerspanbarer Werkstoffe. Diese Kühlmethode findet durch die Absenz eines Schmierstoffs bisher keine breite industrielle Anwendung. Die Forschungsschwerpunkte dieser Arbeit liegen in der Entwicklung und Erprobung eines Systems zur Beimischung eines Schmiermittels in ein kryogenes Medium. Als Kryogen dient flüssiges Kohlenstoffdioxid. Durch verschiedene Funktionsnachweise konnte gezeigt werden, dass eine homogene Vermischung des Schmierstoffs mit dem CO2 nicht notwendig ist, um einen gleichmäßigen Schmiermittelauftrag zu erreichen. Anschließende Untersuchungen zur kryogenen Minimalmengenschmierung beim Drehen von Ti-6Al-4V, X5CrNi18-10 und 42CrMo4 sowie beim Fräsen von XCrNiMoTi17-12-2 und Ti-6Al-4V verdeutlichen den Einfluss unterschiedlicher Schmierstoffe. Die Prozessanalyse belegt, dass native Schmierstoffe die Werkzeugstandzeit und das Zeitspanvolumen gegenüber synthetischen und mineralischen Produkten beim Fräsen erhöhen können. Eine Analyse der Energieeffizienz zeigt, dass durch längere Werkzeugstandzeiten der Energiebedarf mit der kryogenen Minimalmengenschmierung im Vergleich zur konventionellen Nassbearbeitung reduziert werden kann. Die kryogene Minimalmengenschmierung bietet dadurch beträchtliche Potenziale zur Etablierung einer nachhaltigen Produktion.