Abscheidung von Kühlschmierstoff-Emissionen an Werkzeugmaschinen Teilprojekt IKE: Optimierung der Erfassung von Stoffen an Werkzeugmaschinen mittels Strömungssimulation

Status:

abgeschlossen 03/2006

Zielsetzung:

Bei der mechanischen Bearbeitung von Metallen und Gläsern werden bis auf wenige Ausnahmen Kühlschmierstoffe eingesetzt. Nach Schätzungen sind in Deutschland 4,5 Millionen Arbeitnehmer gegenüber Kühlschmierstoffen exponiert, die in den überwiegend 200.000 kleineren und mittleren Unternehmen beschäftigt sind. Kühlschmierstoffe (KSS) enthalten unterschiedlichste Stoffe, deren Zusammensetzung sich während des Gebrauchs verändert und es bilden sich weitere Stoffe. Außerdem werden weitere Stoffe von außen eingetragen. Im Wesentlichen werden sie in Werkzeugmaschinen eingesetzt und es entstehen dabei Emissionen, die zu Atemwegserkrankungen führen können. Unter gewissen Bedingungen können krebserzeugende und toxische Gefahrstoffe freigesetzt werden.

Aktivitäten/Methoden:

3D-Strömungssimulationen unter Berücksichtigung von Luftführung, Rotation (Werkstück bzw. Werkzeug), Thermik, Zuführung der KSS. Validierung anhand von Experimenten aus Teilprojekt WZL.

Ergebnisse:

Die dreidimensionale Simulation der Strömungs- und Stoffausbreitungsvorgänge in Einhausungen von Werkzeugmaschinen eröffnet Beurteilungsmöglichkeiten, die mit experimentellen Untersuchungen bei weitem nicht in diesem Umfang gegeben sind. Allein schon die Visualisierung der Vorgänge hinsichtlich Strömungsgeschwindigkeiten und - richtungen, Temperaturen und Druckverhältnissen bietet die Chance, diese Vorgänge und deren Auswirkungen grundsätzlich zu verstehen und erste Verbesserungsmöglichkeiten im Hinblick auf eine Verringerung der Freisetzung der von der Luft mitgetragenen KSS-Partikel abzuleiten. Dies wird am Beispiel zweier ausgewählter Werkzeugmaschinen des Werkzeugmaschinenlabors WZL an der RWTH Aachen gezeigt.

Stand: