Effiziente Reinigung von Munitionskomponenten in Gleitschliffanlagen
, Rüdiger Böhm, Patrick Doliwa - Zurück zur Übersicht
Die Herstellung von Munition für den Sport-, Jagd- und Militärbereich ist extrem energie- und ressourcenintensiv. Auf dem Weg von Ronde über Näpfchen und Hülse und dann weiter bis zur fertigen Patrone inklusive Geschoss, Treibladung und Zündelementen durchlaufen die Werkstücke – überwiegend aus Messing – zahlreiche Glüh-, Tiefzieh- und Umformungsprozesse sowie intensive mechanische Bearbeitung.
Was alle Bearbeitungsschritte eint: bei jedem kommen Hilfsmittel wie Kühlschmierstoffe oder Öle zum Einsatz, und es entstehen Oxydrückstände, die nach dem jeweiligen Bearbeitungsschritt wieder von den Oberflächen entfernt werden müssen. Nur dies gewährleistet eine optimale Weiterverarbeitung: Eine prozessgerecht vorbereitete Oberfläche der diversen Ziehstufen verhindert so beim erneuten Umformen etwa Fehler und Risse. In diesem Zusammenhang spielt auch die Trocknungstechnik eine wichtige Rolle, da sie eine stabile und fleckenfreie, metallisch saubere Oberfläche gewährleistet.
Von den Anfängen der Munitionsbearbeitung zu nachhaltigen und wirtschaftlichen Prozessen
Bis in die frühen 80er Jahre kamen für die Munitionsbearbeitung spezielle Trommelanlagen zum Einsatz, in denen die Komponenten unter Zusatz von extrem viel Wasser, Chemie und Energie gereinigt wurden. Die entstandenen Abwässer wurden oft nur minimal gereinigt und in die Kanalisation geleitet, mit verheerenden Folgen für die Umwelt.
Dieses Vorgehen war nicht nur sehr aufwändig, zum Teil schädlich und hochgradig energieintensiv, es war durch den Einsatz von massenhaft Wasser und chemischen Reinigungsmitteln auch sehr teuer.
Doch im Zuge strengerer Abwasserregelungen setzte ein Umdenken ein, welches das Vorgehen nahezu revolutionierte. Die Firma Rösler war maßgeblich an der Entwicklung „sauberer“ Reinigungsverfahren für Munitionskomponenten beteiligt. Heute ist die Einhaltung der geltenden Umweltauflagen weltweit ein zentraler Bestandteil der Prozessauslegung: Mit der Entwicklung moderner Reinigungsverfahren, welche entlang der Prozesskette in Gleitschliffanlagen und unter exakt dosiertem Einsatz von chemischen Zusätzen und Wasser erfolgte, hat sich nach und nach ein ganzheitlicher Lösungsansatz etabliert. Anbieter von modernen Reinigungsanlagen im Munitionsbereich bieten im besten Fall Komplettlösungen an, die von der Maschinentechnik über die Herstellung und Dosierung der Reinigungszusätze und Compounds bis hin zur Abwasseraufbereitung alle Bereiche abdecken.
Werkstück-Finishing „Teil gegen Teil“ in Rundvibratoren und WTA-Anlagen
Die Herstellung von Patronen und Geschossen hat immer Konjunktur. Auch in vermeintlich friedlichen Zeiten besteht eine sehr hohe Nachfrage nach Munition für den Polizei-, Sport- und Jagdbereich.
Bei der Produktion dieser Werkstücke sind deshalb vor allem hohe Geschwindigkeit und effiziente Massenbearbeitung gefragt. Daher zählt die Frage nach der Chargengröße, die in einer Anlage bearbeitet werden kann, meist zu den ersten Themen im Kundengespräch. Chargen mit einem Teilegewicht von bis zu 500 Kilogramm sind in der Branche keine Seltenheit! Bereits daraus ergeben sich enorme Anforderungen an die Anlagen, welche durch den Einsatz der chemischen Produkte – Stichwort Säurefestigkeit – noch steigen.
Die ersten Prozesse zur Bearbeitung von Munitionsbauteilen wurden in Rundvibratoren durchgeführt, an die leicht tiefer positionierte Trocknungsanlagen angeschlossen waren. Nach dem Nassprozess wurden die Teile direkt in diese Anlagen übergeben. Da das Trocknen in der zweiten Maschine erfolgt, ist die erste Maschine direkt nach Teileübergabe frei für die nächste Charge. Dies erweitert die Anlagenleistung, da Reinigen und Trocknen nahezu parallel stattfinden. Über die Jahre und Jahrzehnte wurde das Angebot entsprechend weiterentwickelt mit modifizierter Maschinentechnik: So findet man in der Industrie immer noch Rundvibratoren mit angeschlossener, separater Trocknung, auch die Nachfrage nach solchen Systemen besteht nach wie vor.
Viele Kunden entscheiden sich heute aber eher für sehr kompakte, kombinierte Wasch-Trocken-Anlagen (WTA-Anlagen), weil in ihnen, wie der Name sagt, nicht nur der Reinigungsprozess durchgeführt werden kann, sondern auch die anschließende Trocknung erfolgt. Um die Säurefestigkeit des Arbeitsbehälters beim Beizen der Patronenhülsen zu gewährleisten und den Bearbeitungsbehälter vor Verschleiß zu schützen, sind die Anlagen mit einer Polyurethan-Beschichtung ausgekleidet.
In der Praxis finden sich in zahlreichen Munitionsproduktionen heute umfangreiche, verkettete Fertigungslinien, in denen Gleitschliffanlagen direkt in die vorgelagerten Bearbeitungsschritte integriert sind. Die Bearbeitung der Munitionskomponenten – einschließlich Bestückung, Reinigung und Trocknung – erfolgt dabei vollautomatisiert und prozesssicher. Diese Prozesse, die darin gefahren werden, wurden in zahlreichen Projekten zusammen mit namhaften internationalen Kunden weltweit entwickelt und gelten heute als Benchmark in der Branche.
Compounds, Reinigungszusätze und Abwasseraufbereitung: Punktueller Einsatz für möglichst geringe Belastung
Bei der Bearbeitung von Munitionskomponenten steht, wie bereits erwähnt, nicht der Materialabtrag im Vordergrund, wie etwa beim Schleifen oder Entgraten, sondern das Reinigen, Glätten und Polieren. Deren Ergebnis macht die Komponenten geeignet für Folgearbeitsprozesse. Die Bearbeitung erfolgt meist ohne den Einsatz von Schleifkörpern oder anderen Medien, sondern „Teil gegen Teil“. Als Hilfsmittel kommen dazu Wasser, Reinigungsmittel und Compounds zum Einsatz. Für eine saubere Reinigung im Äußeren und auch Inneren der Patronenhülsen und ihrer diversen Ziehstufen sind Prozesse auch im Beizbereich notwendig. Diese gehen dafür aber mit einem vergleichsweise niedrigen Wasser- und Chemieverbrauch (Compound) einher.
Generell gilt: Alle Reinigungszusätze (Compounds) müssen optimal auf die jeweiligen Verunreinigungen und die zu bearbeitenden Materialien abgestimmt sein. Bei der Bearbeitung von Messinghülsen als eines der Kernwerkstücke im Munitionsbereich muss besonders beachtet werden, dass sich die Härte der Werkstückoberfläche bei der Reinigung nicht unzulässig erhöht, denn dadurch würde die nächste Zieh- oder Bearbeitungsstufe nicht mehr realisierbar sein. Gleichzeitig sollten die von Rösler entwickelten und produzierten anwender- und umweltfreundlichen Reinigungsmittel bzw. Compounds so sparsam wie möglich dosiert werden. Denn alle Verfahrensmittel, welche im Prozess eingesetzt werden, um ölige Rückstände oder Wärmebehandlungsbeläge zu entfernen, müssen anschließend selbst aus dem Abwasser wieder entfernt werden. Das gleiche gilt für Metallionen, die sich ebenfalls nach der Bearbeitung im Wasser finden. Gelöste Metallionen (z. B. Kupfer und Zink) werden durch die Abwasserreinigung (Fällung und Flockung) entfernt, um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten.
Die Teil-gegen-Teil- Bearbeitung stößt nur bei der Bearbeitung von sehr großen Bauteilen an ihre Grenzen. Große Geschosshülsen mit Abmessungen von bis zu 500 x 300/400 mm Durchmesser müssen unter Einsatz von einem geeigneten Bearbeitungsmedium und in dafür geeigneten Anlagen bearbeitet werden.
Bearbeitungsstufen und Bearbeitungsdauer
Bis zu ihrer Fertigstellung durchlaufen die Patronenhülsen bis zu fünf Ziehstufen, bei denen der Hülsenboden- und Mund ausgeformt werden müssen. Nach jeder Ziehstufe oder mechanischen Bearbeitung erfolgt ein Gleitschliffprozess. Der Prozess hängt maßgeblich von der Oberflächenverunreinigung der zu bearbeitenden Komponenten ab. Dabei gibt es Unterschiede auch in der Bearbeitungsdauer, die zuweilen auch mit der Werkstückgröße und Form zusammenhängt. Generell kann aber davon ausgegangen werden, dass die Dauer der Reinigung inklusive Trocknung im Bereich der Munitionsbearbeitung rund 15 Minuten bis 30 min in Anspruch nimmt.
Weitere Einsatzgebiete der Gleitschliffbearbeitung:
Geschoss-, Amboss- und Zündhammerbearbeitung
Zwar stellt die Bearbeitung der Patronenhülsen mit ihren vielen Ziehstufen und zahlreichen, angeschlossenen Reinigungsprozessen das größte Teilevolumen für die Gleitschlifftechnik in der Munitionsproduktion dar, doch auch die weiteren Bauteile einer Patrone werden in Rösler-Anlagen bearbeitet. Geschosse etwa, die aus Bleikupfer bestehen und nach ihrer Herstellung leicht geglättet und ebenfalls gereinigt werden müssen, damit sie widerstandslos in den Hülsenmund gepresst werden können. Dabei fällt die Auswahl meist auf Trockenbearbeitungsprozesse, also keine Nassbearbeitung, um keine Bleirückstände in Abwasser zu transferieren.
Auch Zündelemente wie Hammer und Amboss werden nach ihrer Herstellung in Gleitschliffanlagen entgratet, kantenverrundet und gereinigt. Weil es sich dabei um recht kleine Teile handelt, erfolgt diese Bearbeitung häufig in Fliehkraftanlagen, mit angeschlossener Trocknungstechnik.
Spezialbehandlungen und Zukunftsprojekte
Es gibt kaum eine Bearbeitungsherausforderung, für die die Gleitschlifftechnik beim Oberflächenfinish von Munition keine Lösung bietet: Selbst komplett fertige, zündfähige Geschosse werden in Gleitschliffanlagen von Rösler bearbeitet. Dabei gelten aufgrund der Explosionsgefahr natürlich spezielle Sicherheitsvorgaben und die Prozesse müssen streng überwacht werden. Das Bearbeitungsergebnis ist in einem solchen Fall ein rein optisches: Der finale Glanz.
Auch bei der Länge der zu bearbeitenden Hülsen werden aktuell die Grenzen des Machbaren neu ausgelotet. Zusammen mit einem namhaften Kunden entwickelt Rösler aktuell ein Verfahren zur Reinigung von besonders langen, schmalen Patronenhülsen. Die besondere Herausforderung besteht dabei in der Teilelogistik: Entwickelt wird ein Prozess, der ein schnelles Be- und Entladen der Anlage gewährleistet, gleichzeitig aber verhindert, dass die Patronenhülsen beim Beschicken abknicken.
Die Oberflächenbearbeitung in der Verteidigungsindustrie bietet zahlreiche Einsatzgebiete für Gleitschlifftechnik und Strahltechnik. Im nächsten Artikel unseres Blogs lernen Sie die Möglichkeiten der Oberflächenbearbeitung von Handfeuerwaffen kennen.
