Beim Stanzen, Feinschneiden und Umformen kommen verschiedenste Werkstoffe, Werkzeuge und Beschichtungen zum Einsatz – häufig aber nur ein Schmierstoff für alle Operationen. Das hat bekannte Gründe, etwa Vorgaben von OEM-Herstellern oder weniger Aufwand für den Umwelt- und Arbeitsschutz. Zahlreiche Unternehmen wissen zwar, dass sie infolgedessen nicht das Maximum an Leistung herausholen. Was ihnen oft hingegen weniger bewusst ist: Schmierstoffe beeinflussen die Prozesse und Performance-Resultate in ganz besonderem Maße. Das besagen Langzeitstudien von Prof. Dr. Joachim Schulz, der 33 Jahre Erfahrung aus der Schmierstoffbranche mitbringt und vor allem ein Ziel verfolgt: Schmierstoffe auf das Zusammenspiel mit Werkstück, Werkzeug und Beschichtung optimal auszulegen.
Seine erste Botschaft: „Der Schmierstoff muss an beiden Oberflächen, von Werkstück und Werkzeug, andocken können. Gelingt es an einer nicht, entsteht dort ein tribologisches Problem, das sich auf den Gegenkörper überträgt.“ Ein Beispiel: Haftet der Schmierstoff gut auf der Werkzeugbeschichtung, nicht aber auf dem Werkstück, so raut er dieses auf. Dies beeinträchtigt letztlich auch die Schicht und das gefertigte Produkt.
Oft unter dem Radar: Verschleißfaktor Schmierstoff
So entsteht allein durch den Wechsel des Schmierstoffs im ansonsten unveränderten Tribo-Kollektiv sehr unterschiedlicher Verschleiß. Dies ermittelte Prof. Schulz in vielzähligen Brugger-Tests – einem Standardverfahren, das Schmierstoffe auf Belastbarkeit prüft. In der Praxis aber spielt der Schmierstoff als mögliche Verschleißursache meist keine Rolle. Im Visier stehen häufig Beschichtungen, hinter deren Beschädigung sich aber ein unpassender Schmierstoff verstecken könnte. „Der Schmierstoff wird oft nicht betrachtet oder in Tests bzw. Umformsimulationen fälschlich nur in Form eines festen Reibwerts einbezogen“, weiß Prof. Schulz.
Standzeitsteigerung von 20 bis 30 Prozent
Seine nächste Botschaft lautet deshalb: Verschleiß, Reibwert und Performance sind immer das Ergebnis aller tribologischen Partner: Werkstück, Werkzeug, Beschichtung – und Schmierstoff. Insofern sind bei der Ursachenforschung für plötzlichen Mehrverschleiß oder bei der Frage nach Leistungssteigerung stets alle diese Faktoren zu betrachten bzw. aufeinander abzustimmen. Die gute Nachricht ist: Prof. Schulz hat neue Erkenntnisse darüber gewonnen, was bei den meisten Umformprozessen zwischen Werkstück und beschichtetem Werkzeug samt Schmierstoff geschieht, welche Wechselwirkungen mit Additiven auftreten und einiges mehr. Diese wissenschaftliche Basis erlaubt es, Vorhersagen für das Praxisverhalten von Additiven bzw. deren Mischungen zu treffen.
Zusammenspiel von Schmierstoff und Schicht nun quantifizierbar
Dabei kooperiert Oerlikon Balzers seit gut fünf Jahren bei der Frage, wie sich Beschichtungen und Schmierstoffe für optimale Ergebnisse in Einklang bringen lassen. Dazu wurden im Customer Solution Center (CSC) des Beschichtungsspezialisten Prüfkörper für Tests bei Prof. Schulz beschichtet. „Wir können jetzt das Zusammenspiel von Schmierstoff und Schicht messtechnisch bewerten und quantifizierbar machen“, freut sich CSC-Leiter Dr. Sven Twardy.
Seit rund zwei Jahren kooperieren die Partner auch bei Kundenprojekten: Als Leiter Umformung beim Schmierstoffanbieter ML Lubrication in Schweinfurt hat Prof. Dr. Joachim Schulz erste leistungsfähige Schmierstoffe entwickelt, die zugeschnitten sind auf PVD (Physical Vapor Deposition)-Beschichtungen fürs Stanzen, Feinschneiden und Umformen wie Balinit Alcrona Pro, Baliq Alcronos und Balinit Formera von Oerlikon Balzers.
