16.09.2025 von Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Thermische, rheologische und tribologische Einblicke in Schneidflüssigkeiten mit Analysegeräten von NETZSCH
Ob in der Automobilindustrie, im Flugzeugbau oder bei der Herstellung feinster Maschinenteile – Schneidflüssigkeiten spielen schon immer eine Schlüsselrolle dabei, hitzebedingte Schäden zu vermeiden und den reibungslosen Ablauf komplexer Fertigungsprozesse sicherzustellen.Das Verständnis der thermischen, rheologischen und tribologischen Eigenschaften von Schneidflüssigkeiten ist dabei von entscheidender Bedeutung für die Optimierung der Prozessstabilität und Produktivität. Erfahren Sie in diesem Artikel, wie NETZSCH Analysegeräte hier unterstützen können.
Metallbearbeitungsflüssigkeiten (Metalworking Fluids, kurz: MWFs) sind heute für moderne Bearbeitungsprozesse unverzichtbar. Sie verlängern die Standzeit von Werkzeugen, verbessern die Oberflächengüte, steigern die Prozesseffizienz und ermöglichen ein effektives Wärmemanagement.
Da die Fertigungsprozesse insbesondere in Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsumgebungen immer anspruchsvoller werden, ist das Verständnis der thermischen, rheologischen und tribologischen Eigenschaften von Schneidflüssigkeiten von entscheidender Bedeutung für die Optimierung der Prozessstabilität und Produktivität.
Eine kürzlich im Fachmagazin Lubricants (MDPI) veröffentlichte Studie bietet eine vergleichende Bewertung von Schneidölen und wasserbasierten MWFs unter simulierten Bearbeitungsbedingungen. Ziel der Studie war es, umsetzbare Erkenntnisse über die Flüssigkeitsformulierung, die Schmierleistung und die Wärmeableitung bei Metallbearbeitungsanwendungen zu gewinnen.
Multiparameter-Charakterisierung mit thermischen Analyse- und Rheologielösungen von NETZSCH
Die Studie umfasste zwölf kommerziell relevante Metallbearbeitungsflüssigkeiten, die mit hochpräzisen Messgeräten der NETZSCH-Gerätebau GmbH bewertet wurden.
Diese Tests wurden entwickelt, um die typischen Belastungen in der realen Bearbeitung – wie Scherung, Kontaktdruck und thermische Belastung – genau zu simulieren und so eine gründliche Bewertung der Eigenschaften jeder Flüssigkeit zu ermöglichen.
Die rheologischen Messungen wurden mit dem Rotationsrheometer NETZSCH Kinexus Pro+ von NETZSCH durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten deutliche Unterschiede: Wasserbasierte Schneidflüssigkeiten wiesen ein scherverdünnendes Verhalten auf, wobei die Viskosität mit steigender Scherrate abnahm. Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für dynamische Hochgeschwindigkeitsanwendungen, bei denen eine Anpassungsfähigkeit an wechselnde Bedingungen entscheidend ist. Im Gegensatz dazu behielten Schneidöle ein eher Newtonsches Profil bei und boten eine stabile Viskosität unter wechselnden Scherbedingungen, was bei stationären Prozessen oder Feinstbearbeitungsanwendungen von Vorteil ist.
Die tribologische Leistung der MWFs wurde mit einer Tribozelle bewertet, die auf derselben Kinexus-Plattform montiert war.
Die Ergebnisse zeigten, dass Schneidöle unter gemischten und Vollfilmbedingungen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, eine verbesserte Schmierleistung bieten. Wasserbasierte Flüssigkeiten wiesen jedoch über einen größeren Bereich von Geschwindigkeiten und Kontaktdrücken stabilere Reibungseigenschaften auf, was auf ihre Vielseitigkeit in variablen Bearbeitungsaufnahmen hinweist.
Die Messung des Reibungskoeffizienten (COF, engl. coefficient of friction) lieferte weitere Erkenntnisse: Schneidöle zeigten unter hohen Temperaturen und hohen Belastungen eine stärkere COF-Reduzierung, während wasserbasierte Kühlmittel einen gleichmäßigeren COF aufwiesen, was auf eine zuverlässige Leistung in verschiedenen Bearbeitungsumgebungen hindeutet.
Das thermische Verhalten von MWFs wurde mit mehreren NETZSCH Plattformen analysiert.
Mit dem DSC 204 F1 Phoenix® identifizierten die Forscher spezifische Wärmekapazitäten und Phasenübergänge, darunter einen deutlichen Übergang vom festen in den flüssigen Zustand bei etwa 0 °C in wasserbasierten Flüssigkeiten. Dies ist besonders relevant für Anwendungen mit Lagerung bei niedrigen Temperaturen oder Kryobearbeitung.
Die Messungen mit dem thermogravimetrischen Analysator TG 209 F1 Libra® bestätigten, dass Schneidöle thermischer Zersetzung besser widerstehen als wasserbasierte Formulierungen und sich erst bei höheren Temperaturen zersetzen – ein Vorteil bei langen Bearbeitungszyklen oder in Bereichen mit hoher Hitzeentwicklung.
Schließlich wurden die Wärmediffusionsfähigkeit und die WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit mit der LFA 467 HyperFlash® gemessen, wobei sich zeigte, dass wasserbasierte MWFs in beiden Parametern besser abschneiden als Schneidöle. Diese überlegene Wärmeübertragungsfähigkeit ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Prozesstemperaturkontrolle und die Vermeidung von hitzebedingten Schäden an Werkzeugen und Teilen.
Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Institutionen
Die Studie ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen der NETZSCH-Gerätebau GmbH und der Leibniz Universität Hannover. Die Mitautoren von NETZSCH brachten ihr technisches Fachwissen in den Bereichen thermische Analyse und rheologische Charakterisierung ein und unterstützten die Entwicklung einer robusten Methodik und eines Rahmens für die Dateninterpretation.
Die Synergie zwischen akademischer Forschung und industrieller Messtechnik ermöglichte einen umfassenden Vergleich der Kühlmitteleigenschaften und Schmierstrategien für die Metallbearbeitung.
Diese Studie bietet einen wertvollen Datensatz und eine Methodikreferenz für Fachleute, die sich mit der Auswahl von Flüssigkeiten für die Zerspanung, der Entwicklung von Kühlmitteln oder der Simulation von Schneidprozessen befassen.
Die Methoden, Daten und Ergebnisse finden Sie im vollständigen, frei zugänglichen Artikel (Sprache Englisch):
TECH TALK – Bahnbrechende Innovationen in der Material- und Batterieprüfung
Nehmen Sie an unserem NETZSCH TECH TALK teil – 30 Minuten voller spannender Einblicke: Thermische Analyse, intelligente Proteus® Software, Rheologie, Brandprüfung und Reaktionskalorimetrie, präsentiert von unseren vier Experten.
Michael Müller, unser Leiter der Softwareabteilung bei NETZSCH Analysieren & Prüfen, wird die Veranstaltung moderieren und den Rahmen für ein dynamisches und aufschlussreiches Erlebnis schaffen.
- Live online am Mittwoch, 10. Dezember 2025
- Sessions um 9:00 Uhr und 16:00 Uhr (MEZ – Mitteleuropäische Zeit)
Das Event findet in englischer Sprache statt.
