Aktuelle KSS-Forschung am Standort HB

• KSS als Systemgröße unterschätzt

• Thematik sehr komplex und interdisziplinär

  • Maschinenbau

  • Zerspanung/Umformtechnik

  • Tribologie

  • Chemie

  • Mikrobiologie

• Wie kann Fortschritt erzielt werden?

  • Förderschienen in Deutschland sehen Projekte mit üblicherweise 2 3 Jahren Laufzeit und 1 2 WiMis zu

  • Hochrisikoforschung: Unerwünscht

  • Grundfinanzierung lässt freies Forschen nur sehr bedingt zu

  -> Interdisziplinäre KSS-Forschung nur schwierig realisierbar

• Skalierbarkeit der Produktion, die Gewährleistung der Konsistenz und Stabilität der mikrobiellen Produkte unter industriellen Bedingungen sowie die Sicherstellung, dass keine pathogenen Keime eingesetzt oder gefördert werden, sind wichtige Aspekte, die weiterer Forschung bedürfen.

• Zudem ist es essentiell, die Wirkung dieser biobasierten Stoffe auf die Gesundheit der Mitarbeiter und die Materialkompatibilität zu untersuchen.

• Kontaktzonenvolumenstrom, Menge des durch eine Düse geführten Kühlschmierstoffs

• Kontaktzonentemperatur, Temperatur in der Zone, wo das Werkzeug das Werkstück berührt

• Die Düsenposition beeinflusst beide Größen, und der Graph zeigt, wie sich diese Größen in Abhängigkeit von der Position der Düse verändern.

• "Optimale Düsenposition" ist die thermische Randzonenbeeinflussung, also die unerwünschte Wärmebeeinflussung der Randbereiche des Werkstücks, minimiert. Das bedeutet, dass bei dieser Düsenposition die Wärmeentwicklung und -verteilung im Bearbeitungsprozess optimal gesteuert werden kann.

Graphen:

1. Parabel mit der Öffnung nach unten zeigt Anstieg des Kontaktzonenvolumenstroms bis zu einem Maximum bei der optimalen Düsenposition.

   • Dies bedeutet, dass mit Annäherung an die optimale Position, der Volumenstrom steigt und somit mehr Kühlschmierstoff in die Kontaktzone gelangt, was zu einer höheren Kontaktzonentemperatur führt. Dies ist bis zu einem gewissen Punkt erwünscht, da eine ausreichende Schmierung und Kühlung gewährleistet sein muss.

2. Parabel, mit der Öffnung nach oben, zeigt, dass die Kontaktzonentemperatur bis zu einem Minimum abfällt, wenn die Düsenposition sich der optimalen Position nähert. Dies deutet darauf hin, dass die optimale Position nicht nur für einen maximalen Volumenstrom sorgt, sondern auch die Temperatur in der Kontaktzone effektiv senkt. Die effektive Kühlung in der optimalen Position minimiert die thermische Beeinflussung des Werkstücks und verbessert somit die Bearbeitungsqualität.

Beispiel: Stellen Sie sich einen Fräsprozess vor, bei dem die Kühlung des Werkstücks entscheidend für die Qualität des Endprodukts ist. Die Düse, die Kühlschmierstoff liefert, kann in ihrer Position verstellt werden.

• Ausgangslage: Die Düse ist weit von der optimalen Position entfernt, was zu unzureichender Kühlung und Schmierung führt.

• Anpassung: Die Düse wird schrittweise zur optimalen Position bewegt.

  • Beobachtung 1: Mit Annäherung an die optimale Position steigt der Kühlschmierstoffstrom, was für eine verbesserte Kühlung sorgt.

  • Beobachtung 2: Gleichzeitig sinkt die Temperatur in der Kontaktzone, was die Gefahr von Wärmeschäden am Werkstück verringert.

• Optimaler Zustand: Die Düse befindet sich in der optimalen Position, was zu maximaler Effizienz in Bezug auf Kühlung und Schmierung führt, ohne das Werkstück thermisch zu beeinträchtigen.

Dieses Beispiel verdeutlicht, wie durch die Anpassung der Düsenposition in einem Fräsprozess die Bedingungen für die Bearbeitung optimiert werden können, um die Produktqualität zu steigern.

• Graph veranschaulicht, dass mit steigendem zugeführten KSS-Volumenstrom der Volumenstrom in der Kontaktzone zunächst ansteigt.

• Sobald der optimale KSS-Volumenstrom (Q-KSS,opt) erreicht wird, führt eine weitere Erhöhung des zugeführten KSS-Volumenstroms nicht zu einem Anstieg des Volumenstroms in der Kontaktzone; dieser bleibt konstant.

• Dies deutet darauf hin, dass ab einem gewissen Punkt zusätzlicher KSS die Kontaktzone nicht effektiver kühlen oder schmieren kann, was die Bedeutung einer optimierten KSS-Zufuhr unterstreicht.

• Durch Aktuatoren können die Stellgrößen/Konzentrationen bpsw bei Wasser/ Öl angepasst werden

• Durch elektronische Nasen/Zungen kann die Konzentration oder Zustand des KSS gemessen werden

• Der KSS sagt anhand seiner Farbe (pH-Indikatoren), wie es im geht

• Chemische Substanz ändern ihre Farbe, je nach pH-Wert der Lösung

• pH-Indikatoren (Detektion des Unterschreitens eines kritischen Wertes)

• Verschiedene KSS mit unterschiedlichen pH-Indikatoren, beimpft mit KSS-Isolaten

• Nach mikrobiell bedingter pH-Absenkung Ent- oder Verfärbung von 3 Ansätzen

• Mit der Zeit ändert sich der KSS biologisch

• Bakterienbelastung steigt exponentiell an, während der Werkzeugverschleiß ansteigt und die Konzentration der Additive in KSS nimmt ab.

• Technologische Werkzeuge um das frühzeitig zu erkennen: Elektronische Nasen/Zungen, die sich nur auf gewisse Zielsubstanzen konzentriert

Während KSS Konzentration abnimmt, steigt der Stoffwechselprodukt

Durch GC-MS kann der Verlauf der Veränderung des KSS auf einen Zeitraum beobachten um, frühzeitig Entwicklung zu erkennen

• Diese befinden sich oberhalb des KSS-Tanks, um Bakterien Püpse zu errichen und Veränderungen beim Geruch des KSS zu identifizieren

• Neue Technologie ist elekt. Zunge (Nachteil, könnten Belage sich daran ablagern)

• Kühlschmirstoff kann man durch früherkennung der Änderung des KSS strecken, um Rohstoffe, Kosten zu sparen