Rainer Lechner steht nicht auf der Euphoriebremse. Die Maschinenbaumesse Emo kommt in Riesenschritten näher – und wer wie er mit einer Neuentwicklung im Gepäck nach Hannover fährt, darf hoffen: auf Aufmerksamkeit und den einen oder anderen Neuauftrag. Lechner ist Chef des deutschen Automatisierungshauses A2. Für den Maschinenbauer Mag entwickelte seine Firma ein Robotersystem – das, wie Lechner ausführt, derzeit „einzigartig“ sei: „Eine Bearbeitungsspindel, die ein Roboter hält und führt, ist ein echter Game-Changer in der Schwerzerspanung“, glaubt der Automatisierungsexperte. Der Roboter ist damit dort daheim, wo die Materialien superhart und die Abtragraten hoch sind. Damit ist auch klar: Er wird mutig gegen Bearbeitungszentren (Kostenpunkt: 2,5 Millionen Euro) antreten – um ein Viertel der Kosten einer solchen Maschine, rechnen Branchenkenner. Und doch wird der Roboter auf der Emo wohl zum Nebendarsteller degradiert sein. Denn die Werbetrommel rührt Mag lieber für ein neues Kühlkonzept. Das sei serienreif, der Roboter darf es vorführen. Die Kühlung für Spindel und Werkzeug – sie basiert auf Flüssigstickstoff bei minus 196 Grad – sei „revolutionär“, heißt es beim Hersteller. Und weiter: Der „Durchbruch“ in der kryogenen Zerspanung sei damit „gelungen“, Betriebe werden Schnittgeschwindigkeiten „signifikant“ steigern können.

Sprühnebelfrei. 

Titan, nickelbasierte Legierungen, Sphäroguss oder Gusseisen mit Vermiculargraphit – typisch schwer schwer zerspanbare Werkstoffe. Ein Trumpf bei ihrer Bearbeitung ist Werkzeug mit hoher Standzeit, ein gutes Kühlmedium gehört aber auch dazu. Da gibt es mehrere Möglichkeiten. Am Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der TU Darmstadt untersuchen Forscher gerade, wie gut sich CO2 als Kühlmedium bei Gusseisen mit Vermiculargraphit schlägt. Für die Zerspanung von Titan kommen dagegen „hauptsächlich Emulsionen oder Öle“ zum Einsatz, weiß der deutsche Forscher Marc Sieber. An der Natur tun sie freilich nicht unbedingt einen Dienst. Und einige Composites „zerlegen sich bei 70, 80 Grad“, heißt es bei einem Lohnfertiger. Da setzt der Maschinenbauer Mag an: „Stickstoff verringert die Belastungen für die Mitarbeiter und Umwelt“, heißt es im Konzern. Auch finanzielle Vorteile gebe es aber, wenn man umsattelt: Es muss kein Sprühnebel aufgefangen werden. Und es gibt weder nasse Späne, kontaminierte Werkstücke oder Entsorgungskosten. Beim Fräsen und Feinbohren soll der Verbrauch pro Schneide bei rund 0,04 Liter pro Minute liegen. Oder anders gesagt: „Zwei Schneiden kühlen Betriebe pro Stunde um einen Euro“, verriet Mag-Entwicklungsleiter Wolfgang Horn der Fachwelt.

Thermobilder.
Der Hersteller Mag setzt dabei auf die so genannte Werkzeug-Innenkühlung. Dabei findet der Kühleffekt hauptsächlich im Körper des Schneideinsatzes statt. Per isolierter Lanze gelangt der flüssige Stickstoff – beziehbar etwa bei Linde – durch die rotierende Spindel direkt ins Zentrum des Schneidstoffs. Dort wird er zur Explosion gebracht. TU Darmstadt-Forscher Marc Sieber spricht von einer Sensation. Freilich nur, wenn es tatsächlich gelungen ist, dass das Kühlmedium vorne flüssig ankommt“, meint er. Denn Arbeiten an seinem Institut zeigen, was Durchmessererweiterungen in der Zuführung bewirken können. Der Stickstoff expandiert und „vergast zu früh“, so Sieber. Er kann erste Benchmarks deshalb kaum erwarten. Die Thermographiebilder, mit denen der Hersteller herausrückte, seien für ihn „Effekthascherei“.

Schneller fräsen – zu welchem Preis?
Das sieht man beim Hersteller naturgemäß anders. Und fairerweise sei gesagt: Der Mitbewerb hat bis dato nichts vergleichbares ausgetüftelt. Immerhin einige Ergebnisse interner Versuche wurden vorgestellt. Tests mit flüssigem Stickstoff ergaben einen Tempozuwachs beim Fräsen mit Karbid – „bei Gusseisen mit Vermiculargraphit waren wir um mehr als die Hälfte schneller“, heißt es bei der Mag. Bis zu viermal schnellere Bearbeitungen wiesen Tests mit PKD(polykristalliner Diamant)-Werkzeuge nach. Offiziell wurden zwar noch keine Preise genannt. Im Hartmetallumfeld dürfte dennoch bald das Rechnen beginnen. Denn Pumpen, Antriebe und Ventilatoren fürs Kühlmittel verschlingen erhebliche Kosten in Fertigungsbetrieben. Nach der Emo weiß man mehr – natürlich auch über Rainer Lechners Roboterlösung. Daniel Pohselt