FluidWorker 150 bei GKN ePowertrain

Eine Abteilung bei GKN stellt Kronen­räder auf CNC-Maschinen her, die bis zu drei Schichten im Einsatz sind. Nachts und an den Wochen­enden kann der Betrieb je nach Auftragslage auch mal ausfallen. An einer dieser CNC-Maschinen wurde der FluidWorker 150 während einer Testphase von 2 Monaten installiert.

FluidWorker 150 installiert bei GKN ePowertrain in Schweden

Starker Fokus auf Nachhaltigkeit

GKN arbeitet kontinuierlich daran, die Auswirkungen der Betriebstätigkeit auf die externe und interne Umwelt zu minimieren. Dazu gehört auch die Optimierung der Produktion, so dass eine geringere Umweltbelastung und ein sichereres Arbeitsumfeld erreicht werden können. Da der Einsatz von Chemikalien in der Produktion um­fang­reich ist, gibt es ein spezielles Chemieteam, das für die Auswahl und den Umgang mit chemischen Pro­dukten zuständig ist. Zu ihren Aufgaben gehört es, die Verwendung von Bioziden und pH-Einstellern in den Metallbearbeitungsflüssigkeiten des Unternehmens zu reduzieren.

Wettbewerbsfähigkeit durch jährliche Einsparungen von 9.910 EUR

In der wettbewerbsintensiven Branche, in der GKN tätig ist, besteht immer ein Bedarf an weiteren Effizienz- und Produktivitätssteigerungen sowie Kosteneinsparungen. Die Arbeits­gruppe bestand aus Mitarbeitern aus den Bereichen Produktion, Qualität, Gesundheit und Sicherheit sowie der Chemiegruppe.

Teil der GKN ePowertrain Produktionsstätte in Köping

Reduzierung des Zeitaufwands für die Wartung – Einsparung von 3.500 EUR

Maschinenbediener und Wartungs­personal verbringen viel Zeit mit Aufgaben wie täglichen Messungen, Einstellungen, Dokumentation sowie Reinigung und Austausch. Durch die Automatisierung dieser Aufgaben will GKN das Personal in die Lage ver­setzen, sich auf produktionsbezogene Aufgaben wie Programmierung, Werkzeugwechsel und Qualitäts­kontrolle zu konzentrieren. Der Zeitaufwand für die Messung und Korrektur von Konzentration und Flüssigkeitsstand wurde auf 20-30 Minuten pro Tag geschätzt. Das Auswechseln einer schlechten Flüssigkeit führt zu ungeplanten Produktionsunter­brechungen und verursacht Arbeit für die Wartungs­abteilung. Im Durchschnitt dauert ein Wechsel 3-5 Stunden für ein Team aus zwei Personen. Während des Still­stands kann keine Produktion stattfinden.

Geringerer Verbrauch von Kühlschmierstoff –
Einsparung von 4.500 EUR

Die optimale Konzentration für den Prozess wurde auf 5 % festgelegt. Zuvor hatten manuelle Messungen gezeigt, dass die Konzentration zwischen 2 und 15 % schwanken konnte. Ein Grund für die Schwan­kungen wird darin vermutet, dass nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um die Arbeiten oft genug durchzuführen.

Der Verbrauch von Prozess­flüssig­keiten ist beträchtlich, was sich nicht nur auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt, sondern auch auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren natürlichen Ressourcen. Die Herstellung der Flüssig­keiten hat auch große Auswirkungen auf z. B. die CO2-Emissionen, da Herstellung, Transport usw. energieintensiv sind.

Geringerer Werkzeugverschleiß/Werkzeugbruch – Einsparung von 1.700 EUR

Schneidwerkzeuge werden über einen bestimmten Zeitraum eingesetzt, der auf Erfahrungswerten beruht und bei dem sich Perioden mit zu niedriger oder zu hoher Konzentration wahr­scheinlich negativ auf den Verschleiß auswirken. Die Zahl der Werkzeug­brüche ging deutlich zurück da die korrekte Konzentration durch FluidWorker 150 während des gesamten Testzeitraums aufrecht­erhalten werden konnte.

Weniger Abfallentsorgung – Einsparung von 210 EUR

Wenn die Prozessflüssigkeit aus­ge­tauscht werden muss, entsteht ein gefährlicher Abfall, der entsorgt werden muss. GKN verfügt über eine eigene Abfallentsorgungsanlage in der Nähe, und die internen Kosten sind relativ niedrig kalkuliert: 45 EUR pro 1000 Liter, wobei Personal, Anlage und Filter nicht berücksichtigt sind.

Reduzierte Flüssigkeitswechsel aufgrund des früheren Einsatzes von UV-Licht mittels FluidWorker100 bei GKN haben zu einer sechsmal längeren Lebensdauer der Prozess­flüssigkeit geführt. Der reduzierte Abfall in der Testmaschine wurde auf 4.700 Liter pro Jahr geschätzt.

Verbesserte Produktionsqualität GKN erlebt manchmal Qualitäts­ab­weichungen wie Flecken, die durch falsche Konzentration verursacht werden können. Qualitätsprobleme in der Produktion sind kostspielig, und der Qualitätsmanager in der Projekt­gruppe war daran interessiert, den Qualitätsaspekt weiter zu verfolgen.

Ergebnisse bei der Fluidqualität

Die Zielkonzentration an der jeweiligen Maschine beträgt 5 %. Wie in Chart 1 zu sehen ist, war die Einstellung der Konzentration durch den FluidWorker 150 mit 5% ±0,5% sehr stabil. Bei Refraktometer-Messungen gab es einige Werte, die aufgrund manueller Ableseschwierigkeiten etwas höher lagen.

Chart 1: Aufgezeichnete Konzentrationsmessungen durch FW150 und manuell durch Refraktometer. Zielkonzentration: 5 %.

Die Bakterienkonzentration in den Maschinentanks schwankt in Ab­hängigkeit von den Umgebungs­bedingungen und Veränderungen, z. B. des Nährstoffreichtums und Temperatur­niveaus. Für diese Studie wurde ein Standardtank verwendet. Die Mitarbeiter berichteten, dass vor der Installation des FluidWorker 150 die Bakterienkonzentration bis zu 107 KBE/ml erreichen konnte, was zu einem schlechten Geruch führte. Die ak­zeptierte Bakterien­zahl in diesem System liegt bei <10⁴. Während des Testzeitraums wurden die Bakterien­konzentrationen etwa zweimal wöchentlich mit Hilfe von Dip Slides überwacht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Keimzahlen bei FluidWorker unter dem akzeptierten Wert liegen; <10⁴ KBE/ml und ohne schlechten Geruch, was eine Folge der insgesamt stabilen Fluid-Bedingungen und der UV-Behandlung ist.

Der pH-Wert ist ein wichtiger Para­meter, der die Stabilität der Flüssigkeit anzeigt und indirekt auf das mikro­bielle Wachstum schließen lässt. Ein stabiler und hoher pH-Wert ist vorteil­haft für eine maximale Lebensdauer der Flüssigkeit. Der im Tank ver­wendete Kühlschmierstoff hat einen akzeptablen pH-Wert von über 9. Um diesen Wert zu halten, wurden bisher Chemische pH-Regulatoren ver­wendet, um ein weiteres Absinken des pH-Werts zu verhindern. Dies ist jedoch keine nachhaltige Lösung für viele Unternehmen, da sie Chemikalien enthalten, die sowohl teuer als auch gefährlich in der Handhabung sind.

Wenn die Konzentration stabil ge­halten wird, hilft dies im Allgemeinen auch bei der Kontrolle und Aufrecht­erhaltung des pH-Werts, was ein weiterer Vorteil des FluidWorker 150 ist. Die pH-Werte wurden werktags täglich mit einem pH-Messgerät überwacht. Die Werte wurden während des FluidWorker-Testzeitraums ohne Zusatz von tankseitigen Additiven stabil zwischen pH 9 und 9,2 gehalten.

Chart 2: Der pH-Wert wurde auf einem konstanten Niveau zwischen pH 9-9,2 gehalten.

Fremdöle kommen in der Regel bei der Metallverarbeitung vor und sind unerwünschte Substanzen, die zu zahlreichen Problemen führen können, wie z. B. einer verringerten Leistung und Lebensdauer des Kühlmittels sowie einer verkürzten Lebensdauer der Werkzeuge. Fremdöle fördern auch das Wachstum anaerober Bakterien, die einen unangenehmen Geruch erzeugen und Dermatitis verursachen können. Wöchentliche Messungen zeigten, dass der Fremdölgehalt von ~6300 Rfu anstieg und sich bei ~8000 Rfu stabilisierte. Trotz der erhöhten Fremdölkonzentration wurde kein Flüssigkeitsparameter negativ beeinflusst und die Bakterien­konzentration wurde unter <10⁴ KBE/ml gehalten. Die Betreiber kommen­tierten außerdem, dass die Flüssigkeit optisch in einem besseren Zustand zu sein schien als zuvor.