Mobile KSS-Versorgung: Prozesssicherheit durch thermische Stabilität und TRGS-Compliance

In modernen Fertigungshallen herrscht oft ein technologisches Ungleichgewicht. Während Unternehmen massiv in 5-Achs-Bearbeitungszentren, Palettenwechsler und automatisierte Beladeroboter investieren, um die Spindelnutzungszeit zu maximieren, verharrt die Peripherie – speziell die Versorgung mit Kühlschmierstoffen (KSS) – auf dem manuellen Niveau der 1980er Jahre. Die Diskrepanz zwischen einer Werkzeugmaschine, die Bauteile mit Toleranzen im Mikrometerbereich fertigt, und einem Versorgungsprozess, der auf Eimern, Gießkannen und Augenmaß basiert, ist ein strukturelles Risiko. Diese Vernachlässigung der KSS-Logistik ignoriert erhebliche Hebel bei den Prozesskosten. Eine Automatisierung der Nachfüllprozesse ist kein reiner Komfortgewinn für den Werker, sondern eine direkte Investition in Fertigungspräzision, Werkzeugstandzeit und Rechtssicherheit. 

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Thermodynamik der Zerspanung

Der primäre technische Vorteil mobiler KSS-Befüllsysteme liegt in der Thermodynamik. Bei der Zerspanung, insbesondere bei Hochleistungswerkstoffen wie Titan oder Inconel, entstehen an der Schneidkante Temperaturen von weit über 600 °C bis 1000 °C. Der Kühlschmierstoff ist das entscheidende Medium, um diese thermische Energie abzuführen und eine Gefügeveränderung im Werkstück – unter anderem Anlasszonen bei gehärtetem Stahl – zu verhindern.
Ein häufiges Szenario in der manuellen Versorgung mit Kühlschmierstoffen ist das Befüllen der Maschinentanks nach dem „Prinzip Hoffnung“: Der Tankpegel sinkt drastisch ab, oft bis knapp vor den Ansaugpunkt der Pumpe, bevor eine große Menge KSS schwallartig nachgefüllt wird. Dieser massive Eintrag kühler Flüssigkeit in einen prozessbedingt aufgeheizten Tank führt zu abrupten Temperatursprüngen. Werkzeugmaschinen reagieren auf diese Gradienten empfindlich. Der „thermische Gang“ der Maschinengeometrie ist ein bekannter Fehlerfaktor. Selbst bei temperaturkompensierten Maschinen führen abrupte Wechsel im Kühlmedium zu Maßabweichungen am Werkstück. Bei Aluminiumlegierungen mit einem Ausdehnungskoeffizienten von ca. 23 µm/(m·K) kann eine Temperaturdifferenz von wenigen Grad bereits dazu führen, dass Passungen außerhalb der Toleranz liegen.
Eine regelmäßige, mobile Versorgung mit Kühlschmierstoffen etabliert eine Hochfrequenz-Befüllung. Der Füllstand im Tank bleibt konstant hoch, das Flüssigkeitsvolumen fungiert als thermische Schwungmasse (Puffer). Dies minimiert die Amplitude der Temperaturschwankungen und stabilisiert den Prozess thermisch.

Aktive Volumetrie vs. passives Venturi-Prinzip

Die Qualität einer KSS-Emulsion wird maßgeblich im Moment der Mischung entschieden. In der manuellen Praxis dominieren einfache Venturi-Mischer, die auf ein Wasserfass geschraubt werden. Diese Geräte nutzen den dynamischen Druck des durchströmenden Wassers, um über einen Unterdruck Konzentrat anzusaugen. Das Problem dieses Prinzips ist seine Abhängigkeit von externen Variablen:

• Gegendruck: Je länger der Abgabeschlauch, desto höher der Gegendruck, was die Ansaugleistung des Konzentrats physikalisch reduziert.
• Viskosität: Kaltes Konzentrat im Winter fließt zäher als warmes Konzentrat im Sommer, was bei gleicher Ventileinstellung zu unterschiedlichen Mischverhältnissen führt.
• Netzdruck: Schwankungen im hausinternen Wassernetz (z. B. wenn zeitgleich Spülvorgänge laufen) verändern den Volumenstrom und damit die Mischung.

Das Resultat ist eine unbemerkte Varianz der Konzentration im Tank. Hochwertige mobile Systeme wie die von FLACO eliminieren diese Variablen durch eine aktive, volumetrische Zwangsmischung. Technisch realisiert wird dies durch zwei separate Messkammern, die sowohl den Wasservolumenstrom als auch das Konzentrat exakt erfassen. Eine elektronisch geregelte Pumpe dosiert das Konzentrat aktiv zum Wasser hinzu. Sinkt der Wasserdruck, reduziert die Steuerung proportional die Konzentratzufuhr. Dies garantiert eine hohe Wiederholgenauigkeit der Mischung, unabhängig von den hydraulischen Bedingungen der Infrastruktur.

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Stabilität durch „Ruhephasen“ und präzise Konzentration

Kühlschmierstoff-Emulsionen sind komplexe chemische Systeme, die dazu neigen, instabil zu werden. Ein massiver, schwallartiger Eintrag fördert den Lufteintrag. In Verbindung mit hohen Umwälzraten moderner Hochdruckpumpen begünstigt dies die Schaumbildung. Schaum ist in der Zerspanung fatal: Er transportiert Wärme schlechter als flüssige Emulsion und kann bei optischen Sensoren oder Füllstandsmessern zu Fehlfunktionen führen.
Das Konzept der konstanten Füllstandshaltung gibt der Emulsion Zeit, sich in den Ruhezonen des Tanks zu entgasen. Diese „Beruhigungszeit“ ist physikalisch notwendig, damit fein dispergierte Luftblasen aufsteigen und zerplatzen können, bevor das Medium erneut angesaugt wird. Zudem ist die exakte Konzentrationsführung entscheidend für die biologische Stabilität. Eine Unterdosierung reduziert den pH-Puffer und schwächt den Korrosionsschutz. Bakterien und Pilze finden in „mageren“ Emulsionen ideale Wachstumsbedingungen. Der Befall führt zum „Kippen“ der Emulsion, was teure Wechselintervalle und Entsorgungskosten nach sich zieht. Durch die bedarfsgerechte Nachdosierung direkt an der Maschine wird die Konzentration permanent im Soll-Korridor gehalten.

TRGS 611: Rechtssicherheit durch erzwungene Datenintegrität

Für Fertigungsleiter in Deutschland ist die Technische Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 611 bindend. Sie schreibt vor, dass wassergemischte Kühlschmierstoffe regelmäßig überwacht werden müssen, um Gesundheitsgefahren zu minimieren. Besonders kritisch sind:

• Nitritgehalt: Darf 20 mg/l nicht überschreiten. Nitrit reagiert mit sekundären Aminen zu N-Nitrosaminen, die hochgradig krebserregend sind.
• pH-Wert: Ein Absinken des pH-Werts ist ein Frühindikator für mikrobiellen Befall.

In der Praxis scheitert die Umsetzung oft an der menschlichen Komponente. Messwerte werden nicht genommen, geschätzt oder pauschal vom Vortag kopiert. Im Fall einer Berufskrankheit haftet der Betreiber, wenn er keine lückenlose Dokumentation vorweisen kann. Moderne FLACO-Dosiersysteme digitalisieren diese Pflicht. Eine integrierte Sperr-Logik im Gerät erzwingt Compliance: Das System verlangt nach einem definierten Zeitintervall aktiv die Eingabe der aktuellen Messwerte (Nitrit, pH, Konzentration). Ohne diese Eingabe blockiert die Steuerung die Pumpe. Dies erzeugt einen manipulationssicheren Datensatz. Es ist jederzeit exportierbar und nachweisbar, wer wann welche Werte gemessen hat. Diese digitale Historie ist bei BG-Prüfungen der Goldstandard und schützt das Management vor Haftungsrisiken.

Arbeitsschutz: Aerosole, Dermatosen und Havarie-Prävention

Der Transport offener Gebinde birgt erhebliche Risiken für die Arbeitssicherheit. Verschüttete Emulsionen erzeugen auf Hallenböden einen Schmierfilm mit extrem hohem Rutschrisiko. Zudem ist der direkte Hautkontakt mit KSS-Konzentraten oder Emulsionen einer der häufigsten Auslöser für Kontaktekzeme oder allergische Ausschläge. Mobile Befüllgeräte mit geschlossenem System eliminieren diese Expositionswege. Das Zapfventil wird direkt in den Maschinentank eingehängt, der Anwender hat keinerlei physischen Kontakt zum Medium.
Ein weiterer Aspekt ist die Aerosolbildung. Eine korrekt eingestellte Emulsion mit passender Viskosität und Antischaum-Eigenschaften neigt weniger zur Nebelbildung im Arbeitsraum der Maschine. Da KSS-Aerosole lungengängig sind, ist die präzise Konzentrationsführung auch ein direkter Beitrag zum Atemschutz. Die Unfallverhütung wird durch den kabellosen Akku-Betrieb der FLACO KSS-Systeme weiter gesteigert. In engen Fertigungsgassen sind querliegende Stromkabel oder Druckluftschläuche klassische Stolperfallen. Autarke Systeme entfernen diese Gefahrenquelle vollständig aus dem Laufweg.

Mechanischer Überlaufschutz: Das Tankstellen-Prinzip

Ein banales, aber teures Risiko manueller Befüllung ist das Überlaufen des Tanks. Ein Bediener wird abgelenkt, der Schlauch rutscht ab oder wird vergessen – die Folge ist eine Havarie, die teure Reinigungsarbeiten und im schlimmsten Fall Umweltschäden nach sich zieht. FLACO-Systeme nutzen zur Absicherung ein rein mechanisches Fail-Safe-System: Das Zapfventil arbeitet mit dem Venturi-Unterdruckprinzip, identisch mit der Zapfpistole an der Tankstelle. Ein kleiner Luftkanal an der Mündung erzeugt während des Flusses einen Unterdruck. Sobald der Flüssigkeitsspiegel diesen Kanal verschließt, bricht der Unterdruck zusammen und eine Membran schließt das Ventil schlagartig. Da dieses System keine elektronischen Sensoren benötigt, funktioniert es auch bei verschmutzten Tanks oder Schaumbildung absolut zuverlässig. Der Bediener kann den Prozess starten und parallel Rüsttätigkeiten ausführen, ohne eine Überfüllung zu riskieren.

Emulsions-Standzeit und „versteckte“ Personalressourcen

Verlängerung der Emulsions-Standzeit durch pH-Stabilität

Ein oft unterschätzter Kostenfaktor ist das vorzeitige „Kippen“ des Kühlschmierstoffs. Wird durch ungenaue manuelle Mischung eine zu „magere“ Konzentration gefahren, sinkt der pH-Puffer der Emulsion. Dies schafft ideale Bedingungen für mikrobakterielles Wachstum und Pilzbefall. Das mobile Mischsystem wirkt hier als Stabilisator: Durch das exakte Nachsetzen von Frischkonzentrat bei jedem Befüllvorgang wird der pH-Wert permanent im Sollbereich gehalten. Diese chemische Konstanz entzieht Mikroorganismen die Lebensgrundlage und verlängert die Standzeit der Emulsion im Tank. Weniger Wechselintervalle bedeuten weniger Entsorgungskosten und geringeren Neubeschaffungsaufwand.

Paralleles Arbeiten statt unproduktiver Wartezeit

Die Effizienzsteigerung beim Personal entsteht durch die Entkopplung von Bedienzeit und Befüllzeit. Bei der Nutzung von Kannen oder offenen Schläuchen ist der Werker gebunden, den Füllstand visuell zu überwachen. Durch das mechanische Abschaltventil der FLACO-Geräte wird dieser Prozess autonom. Der Mitarbeiter steckt die Zapfpistole in den Adapter im Maschinentank ein und nutzt die Zeit des Einlaufens produktiv, um bereits an der nächsten Maschine Arbeitsschritte vorzubereiten. Die Zeit, die früher unproduktiv „beim Warten am Tank“ verbracht wurde, fließt nun direkt in wertschöpfende Tätigkeiten.

Prävention von Werkzeugbruch durch Entmischung

Manuelle Befüllung von Werkzeugmaschinen mit KSS birgt ein spezifisches physikalisches Risiko für das Werkzeug: Werden Wasser und Konzentrat nicht homogen vermischt oder setzt sich pures Wasser im Tank ab, saugt die Maschinenpumpe in den ersten Sekunden reines Wasser an. Da in diesem Moment die Schmierwirkung fehlt, kann dies zu unmittelbarem Werkzeugbruch führen. Die homogene Zwangsmischung vor dem Tankeintritt eliminiert dieses Risiko technologisch und schützt teure Spindel- und Werkzeugkomponenten vor Mangelschmierung.

Fazit: Akzeptanz als Schlüssel 

Die beste Technologie nutzt nichts, wenn sie umgangen wird. Die Erfahrung zeigt, dass die physische Entlastung zu einer extrem hohen Akzeptanz bei der Belegschaft führt. Wenn der Prozess einfach, sauber und schnell ist, wird er ausgeführt. FLACO-Testgeräte werden in der Praxis fast nie zurückgegeben, da die Mitarbeiter den Komfortgewinn sofort spüren. Die Automatisierung der „letzten Meile“ in der KSS-Versorgung ist somit der logische Schlussstein einer modernen Fertigung. Sie schließt die Lücke zwischen High-Tech-Maschine und Low-Tech-Umfeld und hebt die Prozesssicherheit auf ein einheitliches Niveau.

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FAQ

Warum rät FLACO von dem Einsatz chemischer Entschäumer ab? 

Chemische Entschäumer bekämpfen lediglich Symptome und greifen negativ in die Fluid-Struktur der KSS ein. Sie verändern die Oberflächenspannung und härten das Wasser oft künstlich auf. Dies begünstigt langfristig die Bildung von Kalkseifen, die sich in Pumpen und Leitungen ablagern und zu Verstopfungen führen. Die FLACO-Technologie setzt stattdessen auf physikalische Schaumprävention durch konstante Füllstände und Vermeidung von Überdosierung.

Wie sichert die Gerätesoftware die Prozessqualität bei Personalwechseln? 

In der Steuerung der mobilen KSS-Geräte von FLACO lassen sich maschinenspezifische Standardwerte hinterlegen. Erkennt das System die Maschine, wird automatisch die definierte Soll-Konzentration (z. B. 3,2 %) voreingestellt. Dies entkoppelt das Prozesswissen vom individuellen Erfahrungsschatz des Bedieners (z. B. bei Urlaubsvertretungen) und garantiert konstante Mischungsverhältnisse unabhängig vom ausführenden Mitarbeiter.

Sind FLACO-Mischsysteme für vollsynthetische Konzentrate geeignet? 

Ja, die Systeme sind grundsätzlich für den Umgang mit modernen KSS-Typen ausgelegt. Tests bestätigen die Beständigkeit der verbauten Komponenten gegenüber vollsynthetischen Konzentraten. Da diese Medien chemisch andere Anforderungen an Dichtungen und Pumpen stellen als mineralölbasierte Emulsionen, stellt FLACO durch entsprechende Materialwahl die Langlebigkeit der Hardware sicher.

Was unterscheidet die FLACO-Mischtechnik von herkömmlichen Proportionaldosierern? 

Während einfache Venturi-Mischer passiv vom Wasserdruck abhängen, nutzen FLACO-Geräte eine aktive Regelung mit Wasser als Führungsgröße. Zwei separate Messkammern erfassen permanent die Volumenströme von Wasser und Konzentrat. Sinkt der Wasserdruck im Netz, regelt die Elektronik die Konzentratpumpe proportional nach, um das Mischverhältnis stabil zu halten.

H3: Wie erzwingt die Steuerung die lückenlose TRGS-611-Dokumentation? 

Die Geräte verfügen über eine integrierte Prozess-Sperre. Nach Ablauf eines definierten Intervalls fordert das System aktiv zur Eingabe der aktuellen Messwerte (Nitrit, pH-Wert, Ist-Konzentration) auf. Solange diese Daten nicht eingegeben werden, wird die Emulsionsabgabe technisch blockiert. Dies garantiert, dass die Dokumentation zwingend vor der Befüllung erfolgt und nicht vergessen werden kann.