Die materialgerechte Bearbeitung sichern
Drehzahlregelbare Eintauchpumpe MTRE im Fokus
Wer als Werkzeugmaschinenbauer Standardmaschinen anbietet, hat vor allem Kunden mit einem wechselnden Aufgabenspektrum im Blick. Flexibilität hat hier Vorrang. Der Werkzeugmaschinenhersteller GROB erhöht die Flexibilität seiner Stand-alone-Maschinen der Baureihe G350 / G550 durch den Einsatz einer drehzahlregelbaren Eintauchpumpe von Grundfos. Nicht ohne Grund: MTRE-Pumpen stellen für unterschiedliche Bearbeitungsschritte und verschiedene Werkstoffqualitäten die spezifisch erforderliche Kühlschmiermittelmenge beziehungsweise den optimalen Versorgungsdruck zur Verfügung.
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Bei vielen Fertigungsprozessen im Maschinenbau werden während des Bearbeitens die unterschiedlichsten Förderdaten (Menge/Druck) in Abhängigkeit von den Werkzeugen gefordert. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, rüstet Grundfos einen Großteil seiner Kühlschmiermittelpumpen optional mit dem selbst entwickelten und gefertigten MGE-Motor (Leistung bis 22 kW) mit integriertem Frequenzumrichter aus.
Diese elektronisch geregelten E-Pumpen können individuell angesteuert werden und passen sich stets dynamisch den momentan herrschenden Betriebsbedingungen an. Zwei typische Beispiele: Hat eine Werkzeugmaschine wechselnden Kühlbedarf, lässt sich die Drehzahl der E-Pumpe ganz einfach über die Werkzeugmaschine regeln. In anderen Anwendungen ist ein konstanter Druck erforderlich. Dies lässt sich durch Anschluss eines Drucksensors an die Pumpe verwirklichen, die mit einem integrierten PI-Regler und einer Stromversorgung für den Sensor ausgestattet ist.
So sorgen E-Pumpen nicht nur permanent für die optimale Kühlung des Werkzeugs oder Werkstücks, sie sparen zudem gegenüber drehzahlstarr betriebenen Pumpen auch Antriebsenergie - ein Beitrag zur Reduktion der Total Cost of Ownership (TCO).
Für die Werkzeugmaschinen-Industrie ergibt sich darüber hinaus ein weiterer Nutzen-Aspekt: Dank der optimierten Hydraulik (lasergeschweißte Laufräder; schwimmend gelagerter Dichtring) bieten Pumpen von Grundfos einen sehr guten Wirkungsgrad, der nicht nur den Energieverbrauch senkt, sondern auch den Wärmeeintrag in den Kühlschmierstoff um 15 bis 20 Prozent reduziert. Der geringere Wärmeeintrag senkt naturgemäß die aufzubringende Kühlleistung – beides mindert die Betriebskosten.
Horizontal arbeitende 5-Achs-Maschinen
Diese Vorteile überzeugen auch das Management der Grob-Werke. Bei großen Anlagen für die Automobilindustrie zählt Grob zu den weltweit führenden Anbietern. Um das Unternehmen breiter aufzustellen, baut das Management seit 2008 mit dem Geschäftsfeld Standardmaschinen ein zweites Standbein auf - die ersten Maschinen gingen an Kunden der Luftfahrtindustrie und Medizintechnik.
Worin unterscheidet sich Grob von den vielen anderen Anbietern von Werkzeugmaschinen in Deutschland? Christian Ried, Vertrieb Standardmaschinen: "Es gibt nur wenige Anbieter von Fünfachs-Werkzeugmaschinen, die horizontal arbeiten. Die meisten Wettbewerber beschäftigen sich mit vertikal arbeitenden Maschinen.“ Dabei ist aus seiner Sicht das horizontale Fräsen wesentlich günstiger, da die Späne aufgrund der Schwerkraft sozusagen von alleine aus dem Bohrloch herausfallen. Und auch für die Stabilität einer Maschine sei die horizontale Arbeitsweise günstiger, weil die Z-Achse komplett innerhalb der Führungen verbleibt. Auch die Geometrie kommt als Vorteil hinzu, ist doch das Werkstück innerhalb des Arbeitsraums mit der maximalen Werkzeuglänge bearbeitbar.
Seit 2008 hat das Unternehmen bereits rund 160 Standardmaschinen der Baureihe G350 und 80 Maschinen der Baureihe G550 ausgeliefert. Christian Ried sieht als einen Grund dieses Markterfolgs, dass diese Fünfachs-Universal-Bearbeitungszentren modular aufgebaut sind und je nach Kundenanforderung in unterschiedlichen Ausbaustufen aus einem Baukastensystem zusammengestellt werden: „Man kann als Betreiber mit 40 Werkzeugen klein anfangen und das System später auf über 200 ausbauen.“
Energieeffizienz und höhere Flexibilität
Bedeuten die neueren Verfahren der Trockenbearbeitung beziehungsweise der Minimalmengenschmierung das baldige Ende der Nassbearbeitung und damit das ‚Aus‘ für die Kühlschmiermittelpumpe? „Ganz sicher nicht für die Standardmaschinen", sagt Armin Einsiedler, Leiter Beschaffung Kühlmittelsysteme. Denn mit diesem Typ von Maschinen bearbeite der Betreiber in der Regel immer wieder unterschiedliche Materialien. Deshalb sind Standardmaschinen grundsätzlich für die Nassbearbeitung konzipiert.
Kühlschmiermittelpumpen erfüllen dabei zwei ganz unterschiedliche Aufgaben: Sie führen Kühlschmiermittel an das aktive Werkzeug heran (zur Kühlung des Werkstücks/Werkzeugs) und sorgen zugleich für das Abführen der anfallenden Späne. Grundsätzlich lässt sich abschätzen: Je kleiner der Bohrer und dessen Kühlkanal beim Tiefbohren wird, desto höher muss der Druck des Kühlschmiermittels sein, um die Späne aus dem Bohrloch herauszuspülen.
Sind die Werkzeugmaschinen des Typs G350 und G550 auf einen Betriebsdruck von 23 bar ausgelegt, kommt eine drehzahlstarre Pumpe des Typs MTR von Grundfos zum Einsatz. Für Kunden, die einen höheren Druck bis 80 bar wünschen, liefert der Werkzeugmaschinenbauer eine Ausführung mit Schraubenspindelpumpe. Als Zwischenlösung bietet Grob noch eine Variante bis 38 bar an - und hier kommen Pumpen des Typs MTRE von Grundfos zum Einsatz.
Den höheren Druck bis 38bar erreicht die MTRE-Pumpe dank des integrierten Frequenzumformers und mit einer höheren Drehzahl von 5900 min-1. Doch wird der Betreiber im Normalfall den Höchstdruck dieser Pumpe nicht permanent brauchen – kommt ein größerer Bohrer zum Einsatz, reicht ein geringerer Druck aus. Drehzahlgeregelt fährt die MTRE dann auf niedrigere Drücke herunter.
Konkret bedeutet das: Der Betreiber kann seine Standardmaschine G350 und G550 auf jedes Werkstück und jede Größe des Bohrers flexibel einstellen. „Die Ausführung unserer Werkzeugmaschine mit dieser flexiblen Pumpe kommt im Markt sehr gut an - bevor wir selbst eine Pilotanlage mit der MTRE ausgerüstet hatten, konnte unser Vertrieb bereits zehn Maschinen verkaufen", berichtet Armin Einsiedler. Die Vorteile überzeugen offensichtlich viele Anwender, so Christian Ried: „Er kann mit der MTRE deutlich flexibler arbeiten, er erhält die optimale Kühlschmiermittelmenge für eine optimale Bearbeitung - sei es beim Fräsen oder beim Bohren.“
Bei den MTRE-Pumpen handelt sich um mehrstufige, vertikale Eintauchpumpen. Sie werden an der Oberseite von Tanks montiert, wobei die Ansaugkammer in das Fördermedium eingetaucht ist. Die Pumpen sind in mehreren Größen und Stufenzahlen lieferbar und decken so einen großen Förderstrom- und Druckbereich ab.
- Beim Motor handelt es sich um den von Grundfos selbst entwickelten und gefertigten MGE-Motor mit integriertem Frequenzumrichter.
- Die Pumpeneinheit umfasst wirkungsgradoptimierte Hydraulikkomponenten sowie verschiedene Anschlussarten, Kammern, einen Pumpenkopf und verschiedene weitere Bauteile.
MTRE-Pumpen können an einen externen Sensor angeschlossen werden, mit dem eine Regelung von Anlagenparametern wie Druck, Differenzdruck, Temperatur, Differenztemperatur oder Förderstrom möglich ist.
Gegenüber einer Schraubenspindelpumpe punktet die MTRE auch mit der konstruktionsbedingt höheren Robustheit einer Kreiselpumpe gegenüber Verunreinigungen im Kühlschmiermittel: Wegen der Flankenberührung muss das Kühlschmiermittel beim Einsatz einer Schraubenspindelpumpe intensiver filtriert werden (das bedeutet höhere Kosten!). Mit einer Kreiselpumpe ist das Gesamtsystem weniger empfindlich, der Filtrationsgrad kann niedriger sein.
Christian Ried argumentiert mit einem weiteren Vorteil für den Betreiber einer Standardmaschine G350 oder G550: „Hat er sich beim Kauf der Maschine zunächst für die drehzahlstarre 23 bar-Ausführung (MTR) entschieden, kann er später auf die 38 bar-Pumpe (MTRE) umrüsten - die Maschine ist damit aufwärtskompatibel. Die frequenzgeregelte Pumpe stellt eine kostengünstige Lösung für den energieeffizienten Betrieb der Maschine bei der Nassbearbeitung dar.“
Ökodesign-Richtlinie fordert die Werkzeugmaschinenbauer
Seit der Aufnahme von Werkzeugmaschinen in die Liste der energierelevanten Produkte im Rahmen der europäischen Ökodesign-Richtlinie (EuP: Energy using Products) befasst sich auch der Werkzeugmaschinenbau intensiv mit dem Thema ‚Energieeffizienz‘.
Bereits auf der Metav 2010 präsentierten dazu Unternehmen im Rahmen der Kampagne ‚Blue Competence’ Lösungen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen.
Die beteiligten Aussteller präsentierten sowohl Einzelaspekte auf Komponentenebene, z.B. Energierückspeisung und effiziente Antriebstechnik, als auch energieeffiziente Prozess- und Verfahrensentwicklungen und weiter entwickelte Maschinenkonzepte. Energieeffiziente Kühlschmiermittelpumpen runden das Angebot ab.
Fazit: Kühlschmiermittelpumpen von Grundfos zeichnen sich durch eine überdurchschnittlich hohe Verfügbarkeit und Energieeffizienz aus. Und der Weltmarktführer bei Pumpen stellt eine globale Service-Präsenz sicher.
Weil die Firma Grob selbst international aktiv ist, legt das Unternehmen großen Wert auf die weltweite Verfügbarkeit von Services durch seine Lieferanten. „Unsere Maschinen müssen laufen, jeder Stillstand bedeutet hohe Kosten für unsere Kunden. Viele arbeiten mit unseren Maschinen im Dreischichtbetrieb sieben Tage die Woche – sie können unmöglich lange auf Ersatzteile warten. Zumindest wollen sie schnell wissen, wie das Problem zu lösen ist - auch dafür ist die Präsenz des Lieferanten sehr wichtig", betont Christian Ried.
Bewährte Technik und lokale Servicebereitschaft sind denn auch die entscheidenden Gründe für die international tätige Grob-Gruppe, für ihre Standardmaschinen der Baureihe G350 bzw. G550 mit Grundfos-Eintauchpumpen der Baureihe MTR/MTRE auszurüsten. „Die MTRE mit MGE-Motor und integriertem Frequenzumformer zur Drehzahlanpassung lässt sich in komplexe Steuerungs- und Regelungssysteme einbinden und hilft dem Anwender, seine Fertigungsprozesse zu optimieren – das überzeugt unsere Kunden“, so Armin Einsiedler abschließend.
Mehr Informationen zur GRUNDFOS GMBH:
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GRUNDFOS GMBH |
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Schlüterstraße 33 |
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40699 Erkrath |
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Tel.: +49 (0)211 92969 0 |
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E-Mail: infoservice@grundfos.de |
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