Optimierung der Staub- und Späneerfassung in stationären Holzbearbeitungsmaschinen (Werkzeugmaschinen)

Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 2004 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: sehr gut, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig (Fachbereich Maschinenbau), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Bearbeitung von Holz ist wie bei keinem zweiten Werkstoff mit dem Einsatz zerspanender Fertigungsverfahren verbunden. Angefangen von der Gewinnung der Rohholzsorten durch Schlagen oder Sägen über das Entasten und Zerlegen des Baumstammes in kommissionierbare Rohteile bis hin zur Endbearbeitung durch Fräsen oder Schleifen muss Holz spanabhebend verarbeitet werden.
Mit dem Holzzerspanungsprozess geht zwangsläufig die Erzeugung von Abfallprodukten in Form von Stäuben und Spänen einher, die aus Gründen des Gesundheitsschutzes, der Brand- und Explosionsgefahr, des Maschinen- und Werkzeugverschleißes sowie der Werkstückqualität beseitigt werden müssen [WOL02, EIN02, SEE99, HOF01b]. Da Holz und Holzwerkstoffe aufgrund ihrer hydrophilen Werkstoffeigenschaft fast ausschließlich trocken bearbeitet werden müssen, können die entstehenden Staub- und Spänepartikel nicht, wie beispielsweise in der Metallzerspanung üblich, mit Hilfe flüssiger Kühlschmierstoffe gebunden und abtransportiert werden.
Als die vielseitigste und einfachste Möglichkeit zur Beseitigung von Holzstäuben- und -spänen aus dem Zerspanungsbereich der Maschinen hat sich letztlich die pneumatische Förderung durchgesetzt. Die Strömungsfördertechnik ermöglicht nicht nur eine berührungslose Erfassung der Partikel in einem kontinuierlichen Luftstrom, sondern auch den gezielten Transport des Fördergutes an entsprechende Filter- und Siloanlagen [BUH89, WEB74].
Während in den vergangenen Jahren die Absauganlagentechnik im Bereich der Ventilatoren und Steuerungen spürbare Fortschritte gemacht hat, änderte sich wenig an der Gestaltung der Staub- und Späneerfassungseinrichtungen insbesondere an stationären Holzbearbeitungsmaschinen. Die dort eingesetzten Absaughauben bestehen heute unverändert aus strömungsungünstigen, kastenförmigen Stahlblechkonstruktionen, die zum Werkstück nur unzureichend mit Bürsten- oder Elastomerlammellen abgedichtet werden. Die ineffiziente Auslegung von Erfassungseinrichtungen an den immer leistungsfähigeren Holzbearbeitungsmaschinen hat jedoch eine ganze Reihe technischer und wirtschaftlicher Probleme zur Folge.
Der in den letzten Jahren anhaltende Trend zu einer steigenden Kundenorientierung zwingt nach wie vor auch die Hersteller der Holz- und Möbelindustrie zur Flexibilisierung ihrer Prozesse. Bezogen auf die zerspanende Fertigung ergeben sich daraus kleine Losgrößen, hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und eine große Vielfalt der zum Einsatz kommenden Werkzeuge.