EcoCUT war ein zukunftsweisendes Kooperationsprojekt, das die Säge- und Nachbearbeitung von Aluminium-Profilen in der Industrie deutlich ökologischer, effizienter und flexibler macht. Gemeinsam mit der KS Metallbearbeitung GmbH arbeitete das Fraunhofer IPA daran, einen energieeffizienten Säge- und Nachbearbeitungsprozess zu entwickeln, der vollständig ohne fossile Stoffe und gefährliche Chemikalien auskommt. Dazu gehörten die ganzheitliche Optimierung des Sägeprozesses in Bezug auf Verschleiß und Nutzungsdauer aller Komponenten sowie die Entwicklung alternativer Kühlverfahren. Darüber hinaus arbeiteten die Partner an ökologischen Ersatzstoffen für die Nachbearbeitung (Gleitschleifen), um eine durchgängig umweltfreundliche Prozesskette zu erreichen. Die Lösungsansätze umfassten die Entwicklung einer CO2-Kühlung, die Nutzung von In-Line-Entgraten im Sägeprozess, die Entwicklung biologischer Laugenzusätze und eine digitale Prozessüberwachung mit KI-Auswertung, um Prozessparameter iterativ anzupassen, Verschleiß zu verringern und Kosten sowie Energieverbrauch zu senken.
Ziele des Forschungsvorhabens
- Verzicht auf Minimal-Mengen-Schmiermittel im Sägeprozess: Durch die Entwicklung eines Kühl- und Schmierprozesses auf Basis von CO2 sollte es möglich werden, auf die bisher überwiegend ölbasierten Schmierstoffe im Sägeprozess vollständig zu verzichten.
- Reduktion des Nachbearbeitungsaufwandes durch Optimierung von Prozess und Hybrid-Ansatz: Durch die Nutzung einer effektiven Prozessüberwachung sollte der Zustand der Werkzeuge exakt kontrolliert werden. Dadurch sollte Gratbildung durch Verschleiß an den Sägewerkzeugen oder durch falsche Prozessparameter automatisch verhindert bzw. minimiert werden. Zusätzlich sollte durch die CO2-Kühlung eine direkte Entgratung (In-Line-Entgraten) im Prozess erreicht werden. Die Kombination aus weniger Grat durch Optimierung und einem teilweisen Entgraten direkt im Prozess sollte den Anteil der zu entgratenden Teile deutlich reduzieren.
- Verzicht auf kritische Additive beim Gleitschleifen: Durch den Einsatz von biologischen Laugenzusätzen sollte eine Alternative zu den heutigen oft sehr aggressiven Zusätzen untersucht werden, wodurch auch in diesem Prozessschritt auf kritische Zusätze verzichtet werden kann.
- Digitale Prozessüberwachung: Auf die Gratbildung hat eine große Vielzahl an Parametern Einfluss. Die Hauptfaktoren sind Kühlung, Prozessparameter (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub), Werkstückeigenschaften (Geometrie, Werkstoff) und der Verschleißzustand der Sägewerkzeuge. Es wurde hierzu ein Überwachungssystem an der Sägemaschine aufgebaut, die Daten wie Stromaufnahme, Schwingungen und Temperaturen erfasst und mittels KI-Ansatzes auswertet, um die Schnittoptimierung zur Reduktion des Grates zu ermöglichen und die Nutzungsdauer der Sägewerkzeuge weiter zu optimieren.
Laufzeit
01.01.2023 – 31.05.2025
Ansprechpartner:
Erik Dieringer
Fraunhofer IPA
erik.dieringer@ipa.fraunhofer.de
0711 / 970 – 1551
Projektform
InvestBW-Innovationsvorhaben gefördert durch das baden-württembergische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus.
