DiaCool – Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen

Aufgrund wachsender Anforderungen bzgl. Nachhaltigkeit stellt die Ressourcenschonung im produzierenden Gewerbe einen zentralen Aspekt der nationalen Bioökonomiestrategie dar. Die Substitution von mineralöl- durch biobasierte Kühlschmierstoffe (KSS) und die Standzeitverlängerung bieten der zerspanenden Industrie Optionen, diesen Herausforderungen gerecht zu werden. Allerdings zeigen biobasierte KSS naturgemäß Nachteile in der Biostabilität. Dem kann man mit einer automatisierten KSS-Überwachung entgegenwirken. Aktuell finden Prüfungen in der Praxis allerdings manuell und in langen Zeitintervallen statt. Dieses Vorgehen ist nicht geeignet, um KSS-Veränderungen im Prozess zeitnah und präzise zu erkennen. Zudem ist die Messung auf konventionelle Parameter limitiert. Um die KSS-Standzeit zu erhöhen, müssen erstens kontinuierliche Messungen durchgeführt werden und zweitens muss das Spektrum von KSS Messparametern erweitert werden. Dadurch kann die Akzeptanz biobasierter KSS für die Anwender gesteigert werden, ohne die Wirtschaftlichkeit und Herstellkosten negativ zu beeinflussen. Ziel ist es, Messtechnik und Pflegemaßnahmen als zwingende Voraussetzung zu entwickeln, um die Akzeptanz und den Einsatz biobasierter KSS zu intensivieren. Der Fokus liegt dabei auf der Bestimmung von Fremdstoffen in KSS (Fremdöl, Mikroorganismen etc.). Dies beinhaltet die Entwicklung geeigneter In-Line Sensorik basierend auf der Fluoreszenzspektroskopie. Zudem sollen Korrelationen zwischen KSS-Parametern auf Basis von Machine Learning aufgedeckt werden. Daraus wird ein Vorhersagemodell abgeleitet, welches eine Prozesslenkung realisiert und im Ergebnis zu einer optimierten KSS-Standzeit führt. Das kumulierte Potenzial der Substitution von mineralöl- durch biobasierte KSS kann bei Annahme eines Wachstums biobasierter Grundöle von 5% p.a. bis zum Jahr 2036 rund ca. 96.000 t betragen. Durch dieses Vorhaben sollen Hemmnisse der industriellen Anwender bei der Umstellung auf biobasierte Schmierstoffe abgebaut sowie das ökonomische Potenzial aufgezeigt werden.

Verbundvorhaben: Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen

Teilvorhaben 1 – FUCHS LUBRICANTS GERMANY GmbH:
Entwicklung eines In-Line Monitoring-Systems für biobasierte KSS (FKZ: 2222NR081A)

Teilvorhaben 2 – FAU Erlangen-Nürnberg REP Lehrstuhl:
Stabilisierung und Prozessregelung des Kühlschmierstoffzustands in der Zerspanung (FKZ: 2222NR081B)

Teilvorhaben 3 – FAU Erlangen-Nürnberg Professur für Mikrobiologie:
Modellierung der mikrobiell bedingten Schmierstoffalterung in KSS (FKZ: 2222NR081C)

Teilvorhaben 4 – Prolytik Schmierstoffe GmbH:
Optimierung und Standardisierung von Instandhaltungsroutinen für biobasierte Kühlschmierstoffe (FKZ: 2222NR081D)

Teilvorhaben 5 – DMG MORI Pfronten GmbH:
Implementierung Sensorik in Werkzeugmaschinen (FKZ: 2222NR081E)

Zeitraum: 01.01.2025 bis 31.12.2027

Das Verbundvorhaben wird gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Förderprogramms „Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen“ des Projektträgers Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR).