Datagestuurde koelsmeermiddelmonitoring optimaliseert resultaten

Slimme data maken koelsmeermiddelbeheer efficiënter, duurzamer en energiezuiniger

In het slijpproces maken kleine onvolkomenheden het verschil tussen een goed onderdeel en een afgekeurd onderdeel. Een perfect slijpresultaat veronderstelt correct ingestelde mechanische componenten in de fabriek én de juiste chemie. Dat brengt een veelal onderschatte component in beeld: het koelsmeermiddel.

Schakel tussen chemie en mechanische componenten

Datagestuurde monitoring van koelsmeermiddelen is een essentieel onderdeel van het realiseren van een autonome productie en optimale slijpresultaten. Deze monitoring vormt de schakel tussen de chemie en de mechanische componenten en maakt het slijpproces robuuster, efficiënter en duurzamer dankzij gestandaardiseerde datauitwisseling en het gebruik van digitale tweelingen.

Hier komt umati (Universal Machine Technology Interface) in beeld. Dit wereldwijde connectiviteitsinitiatief van machinebouwers, gebaseerd op de OPC UA-standaard, maakt fabrikantonafhankelijke communicatie tussen machines mogelijk. Zo ontstaat interoperabiliteit om data van koelsmeermiddelbewaking naadloos te integreren in IT-systemen en cloudplatforms, en wordt plug-and-play-connectiviteit in het industriële ecosysteem gerealiseerd.

GrindingHub

Op de vakbeurs GrindingHub, georganiseerd door de VDW (Duitse vereniging van werktuigmachinefabrikanten) in Stuttgart van 5 tot 8 mei 2026, kunnen bezoekers meer te weten komen over geoptimaliseerde koelsmeermiddeltoevoer voor het bereiken van de hoogste oppervlaktekwaliteiten.

Energiebesparingen tot 27 procent

Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat een op de behoeften afgestemde toevoer van koelsmeermiddel een grote efficiëntie- en productiviteitswinst oplevert.

"Zelfs in ons eerste onderzoek konden we procesvensters identificeren waarmee het energieverbruik voor slijpen met wel 27 procent kon worden verminderd, zonder dat dit ten koste ging van de werkstukkwaliteit of gereedschapslijtage in de hand werkte", zegt prof. Berend Denkena, hoofd van het Instituut voor Productietechniek en Werktuigmachines (IFW) aan de Leibniz Universiteit in Hannover.

"Tegelijkertijd konden we de verspaningssnelheid met wel 20 procent verhogen, wat resulteerde in een aanzienlijke productiviteitsstijging." Door een op de behoefte afgestemde koelsmeermiddeltoevoer zou dit potentieel in de toekomst op een systematische en reproduceerbare manier kunnen worden overgedragen naar industriële toepassingen.

Verlaagd koelsmeermiddelverbruik

Er zijn ook positieve effecten op het gebied van duurzaamheid in de industriële productie. "Door koelsmeermiddelen op basis van de behoefte toe te dienen, kan het verbruik van koelsmeermiddelen worden verminderd, wat niet alleen het energieverbruik tijdens het slijpproces verlaagt, maar ook de kosten voor de productie, bereiding en verwijdering van het koelsmeermiddel", legt de Denkena uit.

Denkena is lid van de WGP (Duitse Academische Vereniging voor Productietechnologie), die al vele jaren onderzoek doet naar het op basis van behoefte afstemmen van het gebruik van koelsmeermiddelen. Stabielere procesomstandigheden verlengen ook de levensduur van gereedschappen en verminderen het aantal afgekeurde producten en herbewerkingen. Al met al draagt dit bij aan een efficiënter gebruik van hulpbronnen en een duurzamere industriële productie.

Slijpkrachten en spilvermogen nauwlettend in de gaten houden

"Een op de behoefte afgestemde toevoer van koelsmeermiddel wordt mogelijk gemaakt door continu procesgerelateerde statusvariabelen te registreren en deze te gebruiken om de toevoer van koelsmeermiddel te variëren", legt prof. Denkena uit.

Bij het IFW werd in eerste instantie onderzoek gedaan naar de basisprincipes van de toevoer van koelsmeermiddel in de slijpcontactzone. Op basis hiervan worden momenteel concepten voor sensor- en regeltechnologie ontwikkeld om in de toekomst een op de behoefte afgestemde en geautomatiseerde toevoer van koelsmeermiddel te realiseren. Data is hierbij de belangrijkste grondstof.

"In ons eerste onderzoek hebben we variabelen geregistreerd die relevant zijn voor het koelsmeermiddel, zoals debiet, temperatuur en druk, maar ook procesgerelateerde parameters zoals slijpkrachten, spindelvermogen en werkstukgerelateerde eigenschappen", legt de onderzoeker uit. Hierbij werd geanalyseerd hoe veranderende koelsmeermiddelomstandigheden het slijpproces beïnvloeden.

Het doel is om voort te bouwen op dit onderzoek, zodat sensorgebaseerde gegevens in de toekomst kunnen worden gebruikt om doelvariabelen zoals energie-efficiëntie, koelsmeermiddelverbruik, gereedschapsslijtage en werkstukkwaliteit specifiek te beïnvloeden

Gezonde emulsie zonder schuim en infecties

Optimaal koelsmeermiddelenbeheer in de fabriek is ook een belangrijk aandachtspunt voor smeermiddelenproducent Fuchs SE uit Mannheim.

"Een efficiënt koelsmeermiddelenbeheer is in wezen gebaseerd op vier hoofdcomponenten", zegt Alexander Kaiser, hoofd van Global Product Line Smart Services & Digital Business Partner bij Fuchs. 

Ten eerste moet een stabiele emulsie worden gemengd met een zo fijn mogelijke druppelstructuur en een bekende, aanbevolen waterkwaliteit. Daarnaast moet een continue controle van de 'gezondheidstoestand' van de emulsie de langetermijnprestaties garanderen. Ook is een regelmatige aanvulling met verse emulsie nodig om de concentratie te regelen en volumeverliezen te compenseren. Ten slotte moet een selectief gebruik van additieven infecties of schuimvorming voorkomen.

"Delen van het proces kunnen gedeeltelijk of volledig worden geautomatiseerd", zegt de heer Kaiser. Automatisering is zinvol als de toepassing stabiel is en niet onderhevig is aan sterke schommelingen. Ook kostenefficiëntie speelt een rol, aangezien automatisering altijd investeringen vereist.

Digitale tweelingen in de cloud

Wanneer het proces geautomatiseerd is, is een minimumvereiste dat de actuele concentratie gemeten moet worden door inline refractometers. Ook het actuele vulniveau van de koelsmeermiddeltank wordt geregistreerd. Het automatiseringssysteem gebruikt vervolgens de doelconcentratie voor de toepassing om de benodigde aanvulhoeveelheid en de concentratie daarvan te bepalen, zodat de emulsie op een constant concentratieniveau blijft.

"Alle productieapparatuur en hun smeerpunten worden in kaart gebracht als digitale tweelingen in ons cloudgebaseerde servicemanagementplatform LubeLink FluidsConnect", zegt de manager van Fuchs. Dit systeem registreert, plant en beheert continu de actuele status, bijvulhoeveelheden en het hele onderhoudsproces.

"Zo blijft het Smart-Services-Team altijd op de hoogte van de productiestatus en kan het in een vroeg stadium maatregelen nemen om ongeplande stilstand te voorkomen", legt de heer Kaiser uit.

Ruiken, kijken, meten

De koelsmeermiddelconcentratie wordt doorgaans met korte tussenpozen bepaald – hetzij met een refractometer (automatisch of manueel), door titratie ter plaatse of via gedetailleerde labo-analyses.

Daarnaast worden de pH-waarde en het nitrietgehalte regelmatig gemeten. Met wattenstaafjes worden mogelijke bacteriële infecties opgespoord.

In sommige gevallen worden ook de geur en de visuele toestand gedocumenteerd. Deze informatie wordt gebruikt om bijvulcycli en tankreinigingsintervallen te plannen. "LubeLink ondersteunt de efficiënte coördinatie van experts ter plaatse met inzetplannen en meldingen", zegt de heer Kaiser.

De functionaliteit en betrouwbaarheid van de apparatuur wordt ook regelmatig gecontroleerd wanneer volledig automatische bijvulling wordt geïmplementeerd. Alle gegevens – ongeacht of ze automatisch of handmatig zijn geregistreerd – worden opgeslagen en centraal beschikbaar gesteld in FluidsConnect.

Commerciële afweging per toepassing

Of al deze inspanningen de moeite waard zijn voor de industriële gebruiker, komt uiteindelijk neer op een commerciële afweging. De efficiëntie- en productiviteitswinst die wordt behaald door geautomatiseerd koelsmeermiddelbeheer in het slijpproces varieert namelijk per toepassing.

Volgens Kaiser zijn besparingen mogelijk op zowel personeelskosten als vloeistofkosten, voornamelijk door de langere levensduur van de vloeistoffen. Deze besparingen moeten echter worden afgewogen tegen de investering in automatisering.

"De investering verdient zich misschien niet in alle markten, voor alle klanten en toepassingen snel terug", geeft de manager van Fuchs toe. In alle gevallen verhoogt professioneel koelsmeermiddelbeheer echter de productiviteit door stilstandtijden tot een minimum te beperken en ervoor te zorgen dat onderdelen volgens de gewenste kwaliteitsnorm worden geproduceerd.

Minder water, additieven en energie

Naast de economische voordelen zijn er ook milieuvoordelen. Door de levensduur van het koelsmeermiddel te verlengen, wordt zowel de benodigde hoeveelheid concentraat als de hoeveelheid vers water verminderd. Tegelijkertijd wordt ook de hoeveelheid emulsie die moet worden afgevoerd, verminderd.

"Bovendien kan, wanneer de emulsie in goede staat blijft, het gebruik van additieven worden verminderd of zelfs volledig worden geëlimineerd. Ook moet worden vermeld dat een langere levensduur van het gereedschap en een perfecte smering kunnen leiden tot aanzienlijke energiebesparingen", aldus de heer Kaiser.

Dataverwerking in de cloud biedt nog meer voordelen. Nieuwe functies, beveiligingsupdates en verbeteringen zijn meteen beschikbaar. De data zijn vanaf elke locatie, elk apparaat en altijd toegankelijk, perfect voor wereldwijde productienetwerken. Data van machines, sensoren, labo's en service-inzet zijn beschikbaar in één systeem – zonder datasilo's, versieconflicten en mediadiscontinuïteit.

Redundante systemen, ten slotte, zorgen in combinatie met professionele monitoring voor operationele stabiliteit.

Gegevens blijven in Duitsland

Een belangrijk punt van zorg voor gebruikers is dat de data veilig in de cloud moeten worden opgeslagen.

"We zijn ons bewust van het grote belang van IT-beveiliging", benadrukt de heer Kaiser. LubeLink is een cloudgebaseerd platform dat is gebaseerd op de nieuwste webtechnologieën. De applicatie wordt gehost in Duitsland.

"Aangezien LubeLink continu in ontwikkeling is, laten we zowel de applicatie als de hostingomgeving regelmatig testen en certificeren door een onafhankelijke externe partner", aldus de manager van Fuchs. "Tot nu toe zijn er geen kwetsbaarheden of beveiligingsproblemen geconstateerd – een resultaat waar we trots op zijn. Hierdoor kunnen we onze klanten een modern, krachtig en uiterst veilig systeem bieden voor het beheer van hun smeerprocessen", legt Kaiser uit.

AI belooft nog meer efficiëntie

Machine learning belooft in de toekomst nog meer efficiëntieverbeteringen in het datagestuurde beheer van koelsmeermiddelen.

"We gebruiken verschillende moderne technologieën om met de beschikbare gegevens echte toegevoegde waarde voor onze klanten te creëren. Waar nodig worden ook kunstmatige intelligentie-methoden gebruikt", zegt de expert op het gebied van koelsmeermiddelen.

"Dankzij onze jarenlange ervaring en de database die we in de loop der tijd hebben opgebouwd, kunnen we afwijkingen in smeertoepassingen in een vroeg stadium opsporen – en in veel gevallen zelfs voorspellen."

De gesprekken met klanten gaan echter niet over welke algoritmen of technologieën moeten worden gebruikt, maar over hoe de productie productiever, efficiënter en duurzamer kan worden gemaakt, aldus Alexander Kaiser.