Überblick
Bei modernen CNC-Bearbeitungsprozessen entstehen durch hohe Schnittgeschwindigkeiten, Reibung und den Einsatz von Kühlschmierstoffen feine Aerosole und Dämpfe. Diese luftgetragenen Partikel bleiben lange in der Umgebungsluft suspendiert und können sich ohne geeignete Luftfiltration im gesamten Produktionsbereich verteilen. Eine effektive Erfassung und Abscheidung direkt an der Maschine ist daher ein wichtiger Bestandteil moderner Fertigungsumgebungen – sowohl für den Arbeitsschutz als auch für die Sauberkeit von Maschinen, Anlagen und Produktionsflächen.
Inhalt
Luftqualität als unterschätzter Faktor in der Produktion
Emissionen in der Metallbearbeitung
Einfluss moderner Werkzeugmaschinen
Auswirkungen auf Mensch, Maschine und die Produktionsumgebung
Warum modernere Werkzeugmaschinen mehr Emissionen erzeugen als ältere Anlagen
Konsequenzen für die Luftfiltration
Technische Lösungen zur Luftreinhaltung
Auswahl der geeigneten Systemlösung
Fazit: Saubere Luft als Erfolgsfaktor in der Metallverarbeitung
Einführung in die Auslegung von Emulsionsnebelabscheidern
Damit Emulsionsnebel zuverlässig abgeschieden wird, muss das Filtersystem exakt auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sein. Luftmenge, Maschinenbauart und Prozessbedingungen beeinflussen maßgeblich die Auswahl des passenden Systems.
Dieser Beitrag zeigt Ihnen Schritt für Schritt, worauf es bei der Auslegung ankommt und wann Lösungen wie COBARON oder TEBARON sinnvoll eingesetzt werden.
Emissionen in der Metallbearbeitung
Metallbearbeitungsprozesse erzeugen eine Vielzahl luftgetragener Emissionen. Zu den wichtigsten zählen:
Ölnebel und Emulsionsnebel
Bei der spanenden Bearbeitung kommen häufig Kühlschmierstoffe zum Einsatz. Durch hohe Drehzahlen, Werkzeugrotation und Strömungseffekte werden diese Flüssigkeiten in feinste Tröpfchen zerstäubt.
Es entstehen Aerosole aus:
- reinem Schneidöl
- wassermischbaren Emulsionen
- Additivbestandteilen des Kühlschmierstoffs
Diese Aerosole können sich im Maschinenraum sammeln und anschließend über Öffnungen oder Türspalten in die Produktionshalle austreten.
Rauch
Rauch entsteht bei der Schwerstzerspanung vor allem dann, wenn im Schnittbereich sehr hohe Temperaturen entstehen. Bei der Bearbeitung gehärteter Stähle mit CBN-Werkzeugen können Temperaturen von mehreren hundert Grad auftreten. Kühlschmierstoffe verdampfen oder zersetzen sich thermisch, wodurch sichtbarer Rauch und Ölnebel entstehen.
Feinstaub und metallische Partikel
Bei Schleif-, Polier- oder Bearbeitungsprozessen entstehen sehr feine Metallpartikel. Diese Partikel können je nach Bearbeitungsverfahren und Werkstoffgröße wenige Mikrometer oder sogar darunter erreichen.
Solche Partikel bleiben über längere Zeit in der Luft suspendiert und können tief in die Atemwege gelangen.
Einfluss moderner Werkzeugmaschinen
Die Entwicklung moderner CNC-Bearbeitungszentren hat die Emissionssituation in vielen Betrieben verändert.
Typische Faktoren sind:
- hohe Drehzahlen moderner Spindeln
- innengekühlte Werkzeuge
- hohe Kühlschmierstoffdrücke
- steigende Zerspanleistungen
- automatisierte Produktionsprozesse
Diese Faktoren führen dazu, dass deutlich mehr Aerosole entstehen als bei älteren Maschinenkonzepten.
Viele moderne Werkzeugmaschinen sind vollständig eingehaust, um Späne, Kühlschmierstoffe und Aerosole im Maschinenarbeitsraum zurückzuhalten. Diese Kapselung reduziert die direkte Ausbreitung von Emissionen, kann sie jedoch nicht vollständig verhindern.
Während des Bearbeitungsprozesses entstehen im Maschineninnenraum feine Aerosole aus Öl oder Emulsion. Beim Öffnen der Maschinentüren – beispielsweise zum Werkstückwechsel, zur Kontrolle oder zur Wartung – können diese Aerosole in die Umgebungsluft gelangen.
Darüber hinaus besitzen Maschinen konstruktionsbedingt verschiedene Öffnungen und Spalten, etwa für Werkzeugwechsel, Werkstückhandling oder Kabeldurchführungen. Über diese Bereiche kann ebenfalls ein Teil der Aerosole austreten.
Aus diesem Grund werden in vielen Fertigungsbetrieben Absaug- und Luftfiltersysteme eingesetzt, die die belastete Luft direkt aus dem Maschinenarbeitsraum erfassen und reinigen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich Aerosole in der Produktionshalle ausbreiten.
Auswirkungen auf Mensch, Maschine und die Produktionsumgebung
Bild KI-generiert mit Adobe Firefly.
Emissionen aus der Metallbearbeitung wirken sich nicht nur auf die Luftqualität aus, sondern können verschiedene Bereiche eines Produktionsbetriebs beeinflussen. Luftgetragene Partikel und Aerosole entstehen direkt im Bearbeitungsprozess und verteilen sich – abhängig von Luftströmung, Maschinenlayout und Produktionsumgebung – in der gesamten Fertigung.
Die Auswirkungen betreffen in der Regel drei zentrale Bereiche: den Arbeitsschutz, die Betriebssicherheit der Anlagen sowie die Sauberkeit und Sicherheit der Produktionsumgebung.
Gesundheitliche Belastungen
Die wichtigste Aufgabe industrieller Luftfiltration ist der Schutz der Beschäftigten. In der metallverarbeitenden Industrie entstehen bei Bearbeitungsprozessen Aerosole und Partikel unterschiedlicher Größe, die über längere Zeit in der Luft verbleiben können.
Feine Partikel und Aerosole können beim Einatmen in die Atemwege gelangen. Je nach Partikelgröße erreichen sie unterschiedliche Bereiche des Atmungssystems. Gröbere Partikel werden häufig bereits in den oberen Atemwegen abgeschieden, während sehr feine Partikel tiefer in die Atemwege eindringen können.
Neben festen Partikeln entstehen bei der Bearbeitung auch Nebel aus Kühlschmierstoffen. Diese bestehen aus sehr feinen Flüssigkeitströpfchen aus Öl oder Emulsionen. In geschlossenen Produktionsräumen können sich diese Aerosole in der Luft anreichern, wenn sie nicht gezielt abgesaugt und gefiltert werden.
Eine wirksame Erfassung und Abscheidung dieser Emissionen trägt dazu bei, die Luftqualität in der Produktion zu verbessern. Deshalb sind Luftfiltersysteme heute ein wichtiger Bestandteil moderner Arbeitsschutz- und Produktionskonzepte in der metallverarbeitenden Industrie.
Verschmutzung von Maschinen und Elektronik
Neben gesundheitlichen Aspekten beeinflussen luftgetragene Aerosole auch die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Maschinen und Anlagen.
Öl- oder Emulsionsnebel können sich mit der Zeit auf verschiedenen Oberflächen absetzen. Besonders betroffen sind Bereiche mit empfindlicher Technik oder elektronischen Komponenten. Typische Ablagerungsstellen sind beispielsweise:
- Maschinengehäuse und Verkleidungen
- Schaltschranktechnik und elektrische Komponenten
- Steuerungen, Sensoren und Bedienelemente
- Messgeräte und optische Systeme
Solche Ablagerungen können langfristig zu Funktionsstörungen führen. Elektronische Bauteile reagieren empfindlich auf Verschmutzungen, während ölhaltige Rückstände auch Staub und weitere Partikel binden können. Dadurch kann sich der Wartungsaufwand erhöhen und die Zuverlässigkeit von Maschinen beeinträchtigt werden.
Eine effektive Erfassung der Aerosole direkt am Entstehungsort kann dazu beitragen, diese Ablagerungen deutlich zu reduzieren und damit die Betriebssicherheit technischer Anlagen zu verbessern.
Sauberkeit und Sicherheit in der Produktion
Neben den Auswirkungen auf Mensch und Maschine beeinflussen Aerosole auch die allgemeine Sauberkeit der Produktionsumgebung.
Öl- und Emulsionsnebel können sich über Luftströmungen in der gesamten Fertigung verteilen und sich anschließend auf verschiedenen Oberflächen ablagern. Betroffen sind häufig:
- Böden und Treppen
- Arbeitsflächen und Werkzeuge
- Transportmittel und Materialwagen
- Lagerbereiche und Inventar
Mit der Zeit entstehen dadurch sichtbare Öl- oder Schmutzfilme auf Oberflächen. Dies erhöht nicht nur den Reinigungsaufwand in der Produktion, sondern kann auch sicherheitsrelevante Folgen haben. Insbesondere ölhaltige Rückstände auf Böden oder Treppen können die Rutschgefahr erhöhen.
Durch den Einsatz geeigneter Luftfiltersysteme können Aerosole direkt an der Entstehungsstelle erfasst werden, beispielsweise im Maschinenarbeitsraum. Dadurch gelangt ein deutlich geringerer Anteil der Emissionen in die Produktionshalle, was langfristig zu saubereren Arbeitsbereichen und stabileren Produktionsbedingungen beitragen kann.
Bild KI-generiert mit Adobe Firefly.
Warum moderne Werkzeugmaschinen mehr Emissionen erzeugen als ältere Anlagen
In vielen Fertigungsbetrieben hat sich die Emissionssituation in den letzten Jahrzehnten verändert. Moderne CNC-Bearbeitungszentren sind deutlich leistungsfähiger als frühere Maschinenkonzepte. Höhere Drehzahlen, steigende Zerspanleistungen und neue Werkzeugtechnologien ermöglichen heute eine wesentlich effizientere Produktion.
Gleichzeitig führen diese technologischen Entwicklungen jedoch dazu, dass bei der Bearbeitung auch größere Mengen an Aerosolen entstehen können.
Höhere Spindeldrehzahlen und Bearbeitungsgeschwindigkeiten
Moderne Werkzeugmaschinen arbeiten häufig mit deutlich höheren Spindeldrehzahlen als ältere Anlagen. Besonders bei Fräs- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen entstehen dadurch starke Strömungseffekte im Maschinenarbeitsraum.
Wenn Kühlschmierstoffe auf rotierende Werkzeuge oder Werkstücke treffen, werden sie durch diese Strömungen in sehr feine Tröpfchen zerstäubt. Je höher die Drehzahl und je intensiver der Bearbeitungsprozess, desto stärker kann dieser Effekt ausfallen.
Einsatz innengekühlter Werkzeuge
Viele moderne Werkzeuge verfügen über eine interne Kühlmittelzufuhr. Dabei wird der Kühlschmierstoff unter Druck durch Kanäle im Werkzeug direkt an die Schneidkante geführt.
Dieses Verfahren verbessert zwar die Kühlung und Spanabfuhr erheblich, gleichzeitig entstehen jedoch durch den hohen Druck zusätzliche Verwirbelungen im Bearbeitungsbereich. Dadurch können sich feine Aerosole aus dem Kühlschmierstoff bilden, die sich im Maschinenraum verteilen.
Höhere Kühlschmierstoffdrücke
In modernen Bearbeitungsprozessen werden häufig deutlich höhere Kühlschmierstoffdrücke eingesetzt als früher. Hochdrucksysteme können dabei Drücke von mehreren zehn Bar erreichen. Der hohe Druck verbessert die Spanabfuhr und unterstützt stabile Bearbeitungsprozesse. Gleichzeitig erhöht er jedoch auch die Wahrscheinlichkeit, dass Kühlschmierstoffe beim Auftreffen auf Werkzeuge oder Werkstücke fein zerstäubt werden
Steigende Zerspanungsleistungen
Moderne Maschinen sind darauf ausgelegt, große Materialmengen in kurzer Zeit zu bearbeiten. Höhere Vorschübe, größere Schnitttiefen und leistungsstarke Werkzeuge führen zu steigenden Zerspanleistungen.
Mit zunehmender Bearbeitungsintensität steigt auch die Menge der eingesetzten Kühlschmierstoffe und damit das Potenzial für Aerosolbildung.
Automatisierte Produktionsprozesse
Ein weiterer Faktor ist die zunehmende Automatisierung der Fertigung. Viele Maschinen arbeiten heute im Mehrschichtbetrieb oder sogar rund um die Uhr.
Während ältere Anlagen häufig manuell bedient wurden und regelmäßig geöffnet waren, bleiben moderne Maschinen oft über längere Zeiträume geschlossen in Betrieb. Beim Öffnen der Maschine – beispielsweise zum Werkstückwechsel oder zur Wartung – können sich zuvor angesammelte Aerosole in die Umgebungsluft ausbreiten.
Konsequenzen für die Luftfiltration
Nachdem entschieden wurde, welche Filtertechnologie grundsätzlich zum Einsatz kommen soll, stellt sich in einem nächsten Die beschriebenen Entwicklungen führen dazu, dass moderne Bearbeitungsprozesse häufig höhere Aerosolkonzentrationen erzeugen können als frühere Fertigungsprozesse.
Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Arbeitsschutz, Produktionssicherheit und Sauberkeit in der Fertigung. Luftfiltersysteme übernehmen daher eine wichtige Aufgabe, indem sie die entstehenden Emissionen möglichst direkt an der Entstehungsquelle erfassen und aus der Prozessluft abscheiden.
Eine sorgfältig ausgelegte Absaug- und Filtertechnik ist damit ein wesentlicher Bestandteil moderner Produktionsumgebungen in der metallverarbeitenden Industrie.
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Technische Lösungen zur Luftreinhaltung
NebUm luftgetragene Emissionen aus der Metallbearbeitung zu kontrollieren, kommen in der Praxis verschiedene Absaug- und Filtersysteme zum Einsatz. Ziel dieser Systeme ist es, Aerosole, Partikel und Nebel möglichst direkt an der Entstehungsstelle zu erfassen und aus der Prozessluft zu entfernen.
Grundsätzlich lassen sich zwei grundlegende Konzepte unterscheiden: lokale Absaugsysteme und zentrale Absaugsysteme. Welche Lösung geeignet ist, hängt unter anderem von der Anzahl der Maschinen, der Produktionsstruktur sowie den räumlichen Gegebenheiten der Fertigung ab.
Lokale Absaugsysteme
Lokale Absaugsysteme erfassen Schadstoffe direkt am Entstehungsort, beispielsweise im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine. Dabei wird die belastete Luft unmittelbar aus dem Maschineninnenraum abgesaugt und durch ein Filtersystem geleitet.
In vielen Anwendungen werden hierfür kompakte Filtergeräte eingesetzt, die direkt an der Maschine oder in unmittelbarer Nähe installiert sind. Diese Geräte reinigen die abgesaugte Luft und führen sie häufig wieder in die Produktionshalle zurück.
Typische Konzepte lokaler Absaugtechnik sind beispielsweise:
- Einzelplatzabsaugungen an einzelnen Maschinen
- dezentrale Filtergeräte, die direkt an Werkzeugmaschinen installiert sind
- Gruppenabsaugungen für mehrere Maschinen mit gemeinsamer Filtereinheit
Der große Vorteil dieser Systeme liegt in der direkten Erfassung der Emissionen an der Quelle. Aerosole werden bereits im Maschinenarbeitsraum abgesaugt, bevor sie sich in der Produktionshalle verteilen können. Dadurch lassen sich Luftbelastung und Verschmutzung der Umgebung deutlich reduzieren.
Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität. Dezentrale Systeme können relativ einfach an einzelne Maschinen angepasst werden und lassen sich auch bei Veränderungen in der Produktionsstruktur häufig unkompliziert erweitern oder umpositionieren.
Zentrale Absauglösungen
Neben lokalen Lösungen kommen in vielen Betrieben auch zentrale Absaugsysteme zum Einsatz. Bei diesem Konzept wird die belastete Luft aus mehreren Maschinen oder aus einem gesamten Produktionsbereich über ein Rohrleitungssystem zu einer zentralen Filteranlage geführt.
Die zentrale Anlage übernimmt anschließend die Filtration der Prozessluft. Je nach Anlagenkonzept kann die gereinigte Luft entweder wieder in die Produktionshalle zurückgeführt oder nach außen abgeführt werden.
Zentrale Systeme können insbesondere dann sinnvoll sein, wenn:
- eine größere Anzahl von Maschinen gleichzeitig betrieben wird
- ganze Produktionsbereiche oder Hallen gereinigt werden sollen
- eine zentrale Wartung der Filtertechnik gewünscht ist
- ein einheitliches Luftmanagement für mehrere Maschinen umgesetzt werden soll
Durch die Bündelung der Absaugströme kann eine zentrale Filteranlage größere Luftmengen verarbeiten und mehrere Emissionsquellen gleichzeitig erfassen.
Allerdings erfordert die Planung solcher Systeme eine sorgfältige technische Auslegung. Entscheidend sind unter anderem:
- die erforderlichen Luftvolumenströme
- die Anzahl und Position der Absaugpunkte
- die Dimensionierung der Rohrleitungen
- die Strömungsverhältnisse im Leitungssystem
- die Auswahl geeigneter Filtertechnologien
Eine unzureichend dimensionierte Anlage kann dazu führen, dass einzelne Maschinen nicht ausreichend abgesaugt werden oder Strömungsverluste entstehen.
Auswahl der geeigneten Systemlösung
Ob ein lokales oder zentrales Absaugsystem die bessere Lösung darstellt, hängt stark von der jeweiligen Produktionssituation ab. In vielen Fällen werden auch kombinierte Konzepte eingesetzt, bei denen einzelne Maschinen lokal abgesaugt werden, während andere Produktionsbereiche über zentrale Anlagen versorgt werden.
Entscheidend für eine funktionierende Luftreinigung ist in jedem Fall eine sorgfältige Analyse der Emissionsquellen, der Produktionsprozesse und der erforderlichen Luftleistungen. Nur wenn Absaugtechnik, Filtertechnologie und Luftführung korrekt aufeinander abgestimmt sind, kann eine nachhaltige Verbesserung der Luftqualität in der Produktion erreicht werden.
Fazit: Saubere Luft als Erfolgsfaktor in der Metallverarbeitung
Die Metallbearbeitung ist untrennbar mit der Entstehung luftgetragener Emissionen verbunden. Beim Drehen, Fräsen, Bohren oder Schleifen entstehen durch den Einsatz von Kühlschmierstoffen sowie durch mechanische Bearbeitungsprozesse feine Aerosole und Partikel. Moderne Produktionsverfahren mit hohen Drehzahlen, intensiver Kühlschmierung und steigenden Zerspanleistungen verstärken diese Effekte zusätzlich.
Ohne geeignete Maßnahmen können sich diese Emissionen im Maschinenarbeitsraum und in der Produktionshalle verteilen. Dadurch entstehen nicht nur Belastungen für die Luftqualität, sondern auch Auswirkungen auf Maschinen, Anlagen und die gesamte Produktionsumgebung.
Eine leistungsfähige Luftfiltration übernimmt daher eine zentrale Funktion in modernen Fertigungsbetrieben. Sie erfasst luftgetragene Emissionen möglichst direkt an ihrer Entstehungsstelle und entfernt sie aus der Prozessluft. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich Öl- oder Emulsionsnebel sowie feine Partikel in der Produktionsumgebung ausbreiten.
Unternehmen, die geeignete Absaug- und Filtersysteme einsetzen, profitieren in mehrfacher Hinsicht. Eine effektive Luftreinigung trägt dazu bei, die Arbeitsbedingungen für Mitarbeitende zu verbessern und die Belastung durch luftgetragene Partikel und Aerosole zu reduzieren. Gleichzeitig bleiben Maschinen, Steuerungen und empfindliche technische Komponenten besser geschützt, da sich deutlich weniger Ablagerungen auf Oberflächen bilden.
Auch die Sauberkeit der Produktionsumgebung profitiert von einer wirksamen Luftfiltration. Wenn Aerosole bereits im Maschinenarbeitsraum erfasst werden, gelangen deutlich weniger Rückstände auf Böden, Arbeitsflächen oder Transportmittel. Dadurch können Reinigungsaufwand und Verschmutzung in der Fertigung reduziert werden.
Darüber hinaus unterstützt eine stabile Luftqualität auch die langfristige Zuverlässigkeit der Produktion. Saubere Maschinenumgebungen, geringere Verschmutzungen und eine kontrollierte Luftführung tragen dazu bei, dass Anlagen über lange Zeit zuverlässig betrieben werden können.
Saubere Luft ist damit weit mehr als nur ein Aspekt des Arbeitsschutzes. In der modernen Metallverarbeitung ist sie ein wesentlicher Bestandteil effizienter, sicherer und nachhaltiger Produktionsprozesse. Unternehmen, die in eine geeignete Luftfiltration investieren, schaffen damit die Grundlage für stabile Produktionsbedingungen und eine zukunftsfähige industrielle Fertigung.
Über ISI
Die ISI Industrieprodukte GmbH entwickelt und produziert seit mehreren Jahrzehnten Luftfiltersysteme für industrielle Anwendungen. Das Unternehmen hat sich insbesondere auf Lösungen zur Abscheidung von Öl- und Emulsionsnebeln in der metallverarbeitenden Industrie spezialisiert.
Zum Produktportfolio gehören sowohl elektrostatische Ölnebelabscheider der ELBARON®-Baureihe als auch mechanische Filtersysteme wie COBARON® und TEBARON®, die für unterschiedliche Anwendungen in der Zerspanung ausgelegt sind. Durch diese Bandbreite an Technologien können für verschiedene Bearbeitungsprozesse und Kühlschmierstoffe passende Lösungen realisiert werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der individuellen Auslegung der Filtersysteme. Jede Maschine und jeder Bearbeitungsprozess stellt unterschiedliche Anforderungen an die Luftreinigung. Deshalb analysieren die Fachberater von ISI gemeinsam mit dem Kunden den konkreten Anwendungsfall und konfigurieren ein Filtersystem, das optimal auf die jeweiligen Bedingungen abgestimmt ist.
Der Service reicht von der ersten Beratung über die technische Planung bis hin zur Installation und Inbetriebnahme der Anlage. Ziel ist es, nicht nur ein einzelnes Filtergerät zu liefern, sondern eine langfristig funktionierende und wirtschaftliche Lösung für die Luftreinigung in der Produktion.
Mit langjähriger Erfahrung, eigener Entwicklung und Produktion sowie einem weltweiten Einsatz der Systeme steht ISI für hochwertige Filtertechnik „Made in Germany“, die in vielen Industriebetrieben zur Verbesserung von Luftqualität und Produktionsbedingungen beiträgt.
ISI Industrieprodukte GmbH
Industriepark Nord 16
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