In der hochpräzisen Fertigung ist Perfektion kein Nice-to-have, sondern Voraussetzung. Das gilt insbesondere für die Bearbeitung von Edelmetallen wie Gold, Silber oder Platin, bei denen Toleranzen im µm-Bereich liegen, Oberflächen makellos sein müssen und jedes Gramm Material von wirtschaftlichem Wert ist.
Foto: iStock.com/William Long
In den vergangenen Jahren haben sich die Anforderungen in der High End-Uhren- und Schmuckindustrie deutlich verändert. Kleinere Losgrößen, steigende Edelmetallpreise, strengere Sauberkeitsanforderungen sowie wachsende Erwartungen an Rückverfolgbarkeit, Prozessstabilität und Effizienz haben sich zu zentralen Einflussfaktoren im Produktionsalltag entwickelt.
Für spezialisierte Hochpräzisionsbetriebe bedeutet das, nicht nur Werkzeugmaschinen und Werkzeuge zu hinterfragen, sondern auch die gesamte Prozessinfrastruktur systematisch zu analysieren und zu optimieren. Wo entstehen Materialverluste? Wo beeinflussen instabile Prozesse die Oberflächenqualität? Und wie lassen sich Präzision, Effizienz und Wirtschaftlichkeit unter realen Produktionsbedingungen zuverlässig vereinen, im besten Fall sogar verbessern?
Ausgangssituation: Mikroskopische Präzision unter engen technischen Rahmenbedingungen
Das hier beschriebene Referenzprojekt betrifft einen in der Schweiz ansässigen Hochpräzisionszulieferer, der sich auf Mikrokomponenten für die Uhren- und Schmuckindustrie spezialisiert hat. Typische Bauteile sind Kronen, funktionale Mikrokomponenten und dekorative Elemente aus Goldlegierungen, Platin, Edelstahl und weiteren anspruchsvollen Werkstoffen.
Diese Komponenten erfordern:
- extrem feine Geometrien und engste Toleranzen
- reproduzierbar hochwertige Oberflächen
- saubere, makellose Bauteile, geeignet für nachgelagerte Veredelungsprozesse
Gleichzeitig erfolgt die Produktion unter praktischen Rahmenbedingungen:
- begrenzter Platz in der Fertigung
- kleine bis mittlere Losgrößen
- hohe Anforderungen an Sauberkeit und Prozesswiederholbarkeit
- klarer Fokus auf Materialeffizienz
In der Edelmetallbearbeitung sind selbst feinste Späne und mikroskopisch kleine Abriebpartikel relevant. Sie beeinflussen unmittelbar die Oberflächenqualität, etwa durch Mikrokratzer, erhöhte Rauheit und instabile Prozesse bei filigranen Geometrien, und sind zugleich ein relevanter Bestandteil der Materialrückgewinnung.
Präzision und Oberflächenqualität: Steigende Anforderungen in der High End-Fertigung
Neben der Maßhaltigkeit gewinnt das Erscheinungsbild der Oberfläche zunehmend an Bedeutung. Dekorative Finishs, sichtbare Feinstrukturen und komplexe Geometrien erfordern nahezu perfekte Bedingungen bereits in der Vorbearbeitung.
Mikrozerspanungsprozesse erzeugen extrem feine Späne und Partikel. Werden diese nicht zuverlässig aus der Bearbeitungszone und dem Kühlschmierstoff entfernt, können sie:
- die Oberflächenqualität beeinträchtigen
- Mikrobohrungen und feine Konturbearbeitungen destabilisieren
- nachgelagerte Veredelungsprozesse erschweren
Stabile und saubere Prozessbedingungen bilden daher wichtige Rahmenbedingungen für reproduzierbare Qualität in High End-Anwendungen.
Hochdruckkühlung als Prozessfaktor
In diesem Umfeld spielt die Hochdruckkühlmittelversorgung eine zentrale Rolle. Präzise geführte Kühlmittelstrahlen unter Hochdruck unterstützen:
- den kontrollierten Spanabtransport
- die Reduzierung von Materialanhaftungen (Aufbauschneiden) an der Schneide
- stabile Bearbeitungsbedingungen bei Präzisionsbearbeitungen
- Prozessstabilität und unterbrechungsfreie Bearbeitung
Hochdruck allein genügt jedoch nicht. Die Effektivität des Prozesses hängt gleichermaßen von einer zuverlässigen, passgenauen Filtration ab, insbesondere bei der Bearbeitung von Edelmetallen, bei der auch die Materialrückgewinnung eine zentrale Rolle spielt.
In der Mikrobearbeitung von Edelmetallen stehen Filtersysteme vor teils widersprüchlichen Anforderungen:
- sie müssen extrem feine Partikel zuverlässig abscheiden
- sie dürfen wertvolles Material nicht im System verteilen
- sie müssen kontinuierlich, stabil und möglichst wartungsarm arbeiten
Viele gängige Filtrationskonzepte stoßen hier an ihre Grenzen. Die zentrale Fragestellung lautet: Wie lassen sich Prozessstabilität und Oberflächenqualität sicherstellen und gleichzeitig eine kontrollierte, effiziente Rückgewinnung von Edelmetallrückständen ermöglichen?
Eine kompakte Lösung mit Fokus auf Filtration und Rückgewinnung von Edelmetallen
Zur Erfüllung dieser Anforderungen implementierte der Hersteller an seinen Bearbeitungszentren (u. a. TORNOS DECO 10 und STAR SW12) eine kompakte Hochdruck- und Filtrationslösung auf Basis der combiloop CL1- und CL2-Systeme von Müller Hydraulik.
// Besonders kompakt und hervorragend für Atelier-Anwendungen auch mit Fokus auf Materialrückgewinnung geeignet: 70-bar-Hochdruckanlage combiloop CL1E
In den Anwendungsprozessen, bei denen die Rückgewinnung von Edelmetallen im Vordergrund steht, kommen primär combiloop CL1-Systeme zum Einsatz. Diese verfügen über keinen eigenen Tank, arbeiten jedoch mit einem geschlossenen Feinfiltersystem. Die anfallenden Partikel werden darin gezielt abgeschieden und verbleiben vollständig im System, sodass kein Material verloren geht. Der Verschmutzungsgrad der Filterelemente wird über den Differenzdruck überwacht.
// Die Filterelemente der combiloop CL1E sind jederzeit erreichbar. Die Blende ist einfach abnehmbar und das Filterelement kann ergonomisch, leicht und sauber von oben entnommen werden.
Zur Sicherstellung eines unterbrechungsfreien Betriebs sind die Systeme als Doppelschaltfilter ausgeführt. Das bedeutet, dass während des laufenden Zerspanungsprozesses zwischen zwei Filtereinheiten umgeschaltet werden kann. Der jeweils inaktive Filter kann während der Bearbeitung geöffnet werden, das Filterelement entnommen und das Gehäuse gereinigt werden, ohne den Prozess zu unterbrechen.
Die eingesetzten Feinfilterelemente sind ausbrennbar und unterstützen so gezielt die Materialrückgewinnung.
// Unterbrechungsfreier Betrieb auch im Rückgewinnungsprozess: Umstellung von Filter 1 auf Filter 2 erfolgt einfach per Hebel. Der Verschmutzungsgrad der Filterelemente wird über den Differenzdruck überwacht.
Über vier bis sechs schaltbare Abgänge können innerhalb der Maschine unterschiedliche Werkzeuge gezielt mit Hochdruck versorgt werden, um den Zerspanungsprozess optimal zu unterstützen. Um das Wärmeverhalten der Maschine nicht negativ zu beeinflussen und eine höchstmögliche Energieeinsparung zu gewährleisten, sind in der Regel frequenzgesteuerte Antriebe im Einsatz.
In Anwendungen, bei denen die Materialrückgewinnung nicht im Vordergrund steht, werden combiloop CL2G Hochdrucksysteme eingesetzt. Diese verfügen über einen zusätzlichen Tank und ermöglicht den Betrieb mit einem größeren Ölvolumen. Daraus ergeben sich längere Ölstandzeiten sowie bessere Wärmegangbedingungen im Zerspanungsprozess im Zerspanungsprozess.
// Kompakte Hochdruckanlage combiloop CL2G mit Schmutzvorabscheidung im 3-Kammer-Tank-System sowie großem 140-l-Reintank
In Kombination mit frequenzgeregelten Antrieben lassen sich auch hier deutliche Energieeinsparungen gegenüber konventionellen Hochdruckanlagen erzielen.
Auswirkungen im Produktionsalltag
Nach der Implementierung der combiloop Hochdruckanlagen zeigte sich beim Schweizer Hochpräzisionszulieferer im laufenden Betrieb eine klare Verbesserung:
- stabile Kühlmittelbedingungen für Mikrozerspanungsprozesse und bis zu 50% längere KSS-Standzeit
- konstante Oberflächenqualität für nachgelagerte Veredelung
- planbarer, unterbrechungsfreier Betrieb
- bis zu 10-fach verlängerte Werkzeugstandzeiten
- bis zu 50% längere KSS-Standzeit
- vereinfachte und zuverlässige Handhabung von Edelmetallrückständen
- hohe Edelmetallrückgewinnungsquote
Die Kombination aus Hochdruckversorgung und KSS-Filtration im Bereich von 25 µm unterstützt jetzt sowohl die Prozessstabilität als auch die Materialeffizienz.
Die kompakten Müller-Systeme sind so ausgelegt, dass sie sich auch bei begrenztem Platzangebot problemlos in das bestehende Aufstellkonzept integrieren ließen. Anpassungen in der Produktion waren nicht nötig.
Fazit: Kompakte Hochdruckfiltration mit 25-mü-Kartuschenfiltern für stabile, wirtschaftliche Prozesse und eine verlustarme Materialrückgewinnung
Diese Sucess Story zeigt, wie kompakte Hochdruck- und KSS-Filtrationstechnologie zentrale Herausforderungen in der Mikrobearbeitung von Edelmetallen bewältigen kann:
- stabile und saubere Prozessbedingungen
- reproduzierbare Oberflächenqualität
- praxisgerechte und effiziente Materialrückgewinnung
- Integration in platzkritische Fertigungsumgebungen
Im Fokus steht die konsequente Umsetzung verlässlicher Grundlagen: saubere Medien, kontrollierter Spanabtransport und Filtrationskonzepte, die sowohl technischen als auch wirtschaftlichen Anforderungen gerecht werden. Entscheidend war zudem der Einsatz der Kartuschen-Feinfiltration mittels austauschbarer Glasfaserelementen (25 µm). Dieser Ansatz ermöglicht:
- die gezielte Abscheidung feinster Edelmetallpartikel
- die saubere Entnahme der Filterpatronen
- eine kontrollierte thermische Behandlung der Wechselfilterelemente zur Materialrückgewinnung
Zerspanung, Hochdruckkühlung und Rückgewinnung müssen in der Schmuck- und Uhrenindustrie sowie in der Edelmetallbearbeitung aufeinander abgestimmt sein. Sie beeinflussen direkt die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit, sowie das Werkzeugverhalten und die -Standzeiten und den wirtschaftlichen Umgang mit wertvollen Materialien.
Durch die gezielte Konzentration feiner Rückstände in entnehmbaren, ausbrennbaren Filterelementen wird die Materialrückgewinnung zu einem klar definierten und kontrollierbaren Prozessschritt, statt zu einem zufälligen Nebenprodukt.
In der hochpräzisen Fertigung sind genau diese Faktoren entscheidend – nicht nur für Qualität, sondern für langfristige Prozessstabilität und Effizienz.
Verwendete Systeme und ihre Spezifikation
combiloop CL1E
Modell: CL1E-F-30-20-D-025-D1-K-4-FQZ
- Kompakte Hochdruckeinheit, die unter den Stangenlader passt
- 20 l/min. Förderleistung bei 70 bar maximalem Druck
- Doppelumschaltfilter
- 25 µm Kartuschen (18.000 cm² Filterfläche) aus Fiberglasgewebe ausbrennbar
- Doppelkanalige Hochdruckschnittstelle (Elektrosteuerung)
- 4 schaltbare Hochdruckabgänge
- Frequenzgerichteter Antrieb
combiloop CL2G
Modell: CL2G-F-40-20-D-040-D1-K-8-FQZ
- Kompakte Hochdruckeinheit zur Aufstellung hinter dem Stangenlader
- 3-Kammer-Tanksystem mit 150 µm Vorreinigung des Kühlschmierstoffs
- 140 Liter Reintank
- 20 l/min. Förderleistung bei 100 bar maximalem Druck
- Doppelschaltfilter
- 40 µm Kartuschen (18.000 cm² Filterfläche) aus Drahtgeflecht auswaschbar
- Doppelkanalige Hochdruckschnittstelle (Elektrosteuerung)
- 8 schaltbare Hochdruckabgänge
- Frequenzgerichteter Antrieb
