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wlb - UMWELTTECHNIK 2/2018

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t MESSE SPECIAL

t MESSE SPECIAL PRODUKTION PROZESSWASSERAUFBEREITUNG IN DER TRIEBWERKSFERTIGUNG Die Weiterentwicklung und Verbesserung ihrer hochpräzisen Triebwerkskomponenten ist fester Bestandteil der Firmenphilosophie der MTU Aero Engines aus München. In diesem Zusammenhang hat das Unternehmen gemeinsam mit einem Partner eine Prozesswasseraufbereitung für Werkzeugmaschinen entwickelt und umgesetzt. Autoren: Norbert Rast, Repräsentant Umwelttechnik (TFO), MTU Aero Engines AG, München; Martin Könitzer, Leiter Elektrochemische Verfahren (TFOE), MTU Aero Engines AG, München; Herbert Bassek, Senior Key Account Manager, BAUER Resources GmbH, Bereich Bauer Water, Oberndorf a.N. Die Werkzeugmaschinen bei MTU nutzten elektrochemische Verfahren, um Verdichter-Blisks „aus dem Vollen“ zu fertigen. Dies bietet insbesondere bei der Verarbeitung von hochfesten Nickel-Chrom-Legierungen große Vorteile, da sich diese sowieso eher schlecht spanend bearbeiten lassen und erhebliche kürzere Fertigungszyklen möglich sind. Erreicht wird dies durch das sogenannte Elektrochemical Machining, kurz: ECM-Verfahren. Dieses Verfahren garantiert einen eigenspannungsfreien Materialabtrag, sanfte Übergänge und eine glatte Oberfläche. Allen Verfahren gemein ist das Abtragprinzip auf Basis der anodischen Metallauflösung mittels Elektrolyse. Das Werkstück wird computergesteuert durch einen nur wenige Zehntel Millimeter engen Spalt geführt. An das Werkstück und das Werkzeug wird Gleichspannung angelegt: das Werkstück fungiert als Anode, das Werkzeug als Kathode. Neben dem ECM-Verfahren, mit dem im Wesentlichen die Kontur des Werkstücks herausgearbeitet wird, verwendet MTU für die Feinbearbeitung und Glättung der Oberflächen das sog. PECM- Verfahren (Pulsed Electrochemical Machining = gepulstes elektrochemisches Bearbeiten), das sie weiter entwickelt hat. Beide Verfahren stellen hohe Ansprüche und enge Toleranzen an die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Elektrolyten. 20 wlb UMWELTTECHNIK 2/2018

WILO BRINGS THE FUTURE. Besuchen Sie uns auf der IFAT 2018 in München! Neuer Standort: Halle B1, Stand 251/350 MTU hat für die Fertigung sogenannter Verdichter-Blisks (= blade integrated disks) nicht nur neue Werkzeugmaschinen entwickelt, sondern auch das PECM-Verfahren weiterentwickelt Weltweit steht die Wasserwirtschaft vor komplexen Aufgaben. Ressourcenknappheit und Urbanisierung erfordern effiziente Systeme, um Wasser zuverlässig zu transportieren sowie aufzubereiten. Die zentrale Frage lautet: Wie kann die nachhaltige, effektive Wasserinfrastruktur von morgen aussehen? Wir geben darauf nicht nur eine, sondern viele Antworten – individuell maßgeschneidert für jedes Projekt. Als Lösungsanbieter begleiten wir unsere Kunden ganzheitlich von der Planung bis zur Wartung und weisen ihnen mit intelligenter Vernetzung neue Wege in die Digitalisierung. Erfahren Sie mehr auf www.wilo.com/IFAT-2018 Kern der Prozesswasseraufbereitung ist es, gelöstes Chrom (VI) sicher und zuverlässig aus dem Elektrolyten zu entfernen und die Parameter Temperatur, Druck, Volumenstrom und Elektrolytkonzentrationen mit ihren engen Variationsbereichen konstant zu halten. So liegt z. B. die Toleranz bei der Temperatur bei nur ± 1 K im PECM-Kreislauf. Je nach Vorschub und Metallabtrag in der Werkzeugmaschine verändert sich die Spaltweite und beeinflusst die Systemparameter, worauf die Prozesswasseraufbereitung umgehend reagieren muss. Eine direkte Kommunikation zwischen Werkzeugmaschine und Prozesswasseraufbereitung über Ethernet ist daher unerlässlich. Das karzinogene Chrom (VI) wird durch eine chemische Reaktion mittels Natriumdithionit zu ungefährlichem Chrom (III) reduziert. Die Regelung dieses Vorgangs erfolgt über das Redoxpotenzial. Dieses eignet sich zuverlässig zur Prozesssteuerung. Die bei der Reaktion gebildeten Chrom-(III)-Hydroxid-Flocken werden über einen Lamellenseparator abgeschieden und anschließend entwässert. Der Elektrolyt selbst muss nach der Entgiftung von allen Feststoffen gereinigt werden. Hierzu reicht im ECM-Kreislauf eine Beutelfilter-Station aus. Im PECM-Kreislauf werden höhere Anforderungen gestellt, da die Spaltweite an der Werkzeugmaschine noch enger ist: Hier wird mittels Ultrafiltration eine Entfernung feinster Partikel gewährleistet und ein feststofffreier Elektrolyt hergestellt. So aufbereitet wird der Elektrolyt im Frischelektrolytbehälter nachgeschärft, um die erforderliche Konzentration bzw. Leitfähigkeit für die Werkstückbearbeitung einzuhalten. Im letzten Schritt der Aufbereitung erfolgt die Temperierung des Elektrolyten: die bei der Werkstückbearbeitung in den Elektrolyten eingetragene Wärmelast muss wieder aus dem Kreislauf entfernt werden. Spezielle Sicherheitswärmetauscher und ein anspruchsvolles Regelungssystem führen die überschüssige Wärme zuverlässig ab. Hier schließt sich der Kreis und der Elektrolyt wird den ECMund PECM-Werkzeugmaschinen wieder unter definierten Bedingungen zur Verfügung gestellt. Halle A1, Stand 541 www.bauer.de wlb UMWELTTECHNIK 2/2018 21