Druckluft im Maschinenbau

Antriebsenergie

Im Maschinenbau werden Druckluftwerkzeuge aufgrund ihrer Handlichkeit, der nicht benötigten elektrischen Spannung und ihrem geringen Gewicht oft gegenüber Elektrowerkzeugen bevorzugt. Einige Anwendungen benötigen die Druckluft als Antriebsenergie. Diese erfordert keine hohe Druckluftqualität, oft genügt hierfür die Installation eines Kältetrockners und Filters. Dennoch ist die richtige Auslegung der Aufbereitung wichtig, da sonst unnötige Energiekosten entstehen. 

Druckluft wird z.B. zum Reinigen von Arbeitsplätzen, Anlagen und Maschinen verwendet: wenn die Luft mithilfe einer speziellen Düse entspannt wird, entsteht schnell und stark strömende Luft. Mit diesem Luftstrom lassen sich Flüssigkeiten oder Partikel wegblasen.

Maschinenbau ohne Robotik ist heute nahezu unmöglich - diese unterstützt bei Vorgängen wie Schweißen, Montieren, Greifen und Zuführen. Für diese Prozesse werden pneumatische Bauteile an stationären oder mobilen Handhabungsrobotern benötigt, so dass Druckluft zu einem wichtigen Bestandteil im Rahmen von Steuerung und Antrieb von Robotern wird.  

Zu den weiteren Einsatzbereichen für Druckluft zählen z.B.: 

• Druckluft-Präzisionsbohrer  

• Druckluft-Hammer

• Druckluftbremse 

• Schleifen, Blechbearbeitung und Schrauben mit Druckluft 

Atemluft

In vielen Produktionsbereichen erfolgen Tätigkeiten im Umfeld von Staub, Lacken und anderen - weitaus gefährlicheren - Substanzen. Hier gilt es, die ausführenden Mitarbeiter vor dem Einatmen von Aerosolen und Feinststäuben und entsprechender Gesundheitsgefährdung zu schützen. Die Personen werden per Atemschutzgerät mit Atemgas versorgt oder müssen sogar, ähnlich wie Astronauten, absolut dichte Schutzanzüge tragen. Um Platz zu sparen, wird Druckluft oft in Flaschen gespeichert - mithilfe von Atemschutzkompressoren. Für ihren Einsatz als Atemgas muss die Druckluft hohen Reinheitskriterien entsprechen. Die einzelnen Grenzwerte hinsichtlich Restölgehalt und Trocknungsgrad legt die DIN EN 12021 fest.

Kühl- und Warmluft

Kühlen und Heizen mit Druckluft erfolgt mit Hilfe eines sogenannten Wirbelrohres, in dem sich Gase durch Rotation in heiße und kalte Ströme auftrennen lassen. Anschließend treten diese Gase entsprechend ihres Temperaturzustands durch unterschiedlich große Bohrungen aus. 

Wenn Druckluft im Werk ohnehin verfügbar ist, empfiehlt sich der Einsatz für diese Anwendung, da es sich um eine sehr kostengünstige Lösung handelt. So ist Druckluft beispielsweise im Rahmen der Metallzerspanung ratsam für die Kühlung an einer Bohr- oder Drehmaschine, da die sonst notwendige Reinigung des anhaftenden flüssigen Kühlmittels entfällt. 

Sperrluft / Schutzgas

Druckluft kann zum berührungsfreien Abdichten von Anlagen und Vorrichtungen verwendet werden: Dabei wird der Hohlraum mit dem Einsatz von Druckluft reibungs- und verschleißlos verdichtet. Gerade im Maschinenbau gilt es, besonders empfindliche Bauteile und Oberflächen vor Staub, Schmutz oder Feuchtigkeit zu schützen. Das geschieht, indem sogenannte Luftschleier über Oberflächen gelegt werden. 

Auch zur Überprüfung von Dichtungen und Leckagen kann Druckluft eingesetzt werden. 

Oberflächenbehandlung: Druckluftstrahlen und Lackieren

Im Rahmen von Oberflächenbehandlungen kann Druckluft zum Auftragen von Strahlmitteln und Zerstäuben von Farben verwendet werden:
Mit dem Druckluftstrahlen bzw. dem Sandstrahlen wird die Oberflächenbehandlung eines Materials oder Werkstücks (Strahlgut) durch Einwirkung von Strahlmittel beschrieben. Sand wird z.B. als Schleifmittel gegen Rost, Verschmutzungen, Farbe, Zunder und andere Verunreinigungen oder zur Oberflächengestaltung durch Mattierung eingesetzt.

Beim Lackieren mit Druckluft muss darauf geachtet werden, dass eine hohe Reinheitsklasse gewährleistet ist und die Grenzwerte hinsichtlich Partikeln, Öl-Aerosol und -Dampf, silikonhaltigen Stoffe sowie Kondensat eingehalten werden. Weiterhin dürfen keine Lackbenetzungsstörenden Substanzen (LabS) auftreten. 

3D-Druck

Additive Fertigungsverfahren und der 3D-Druck nehmen im Maschinenbau eine immer größere Bedeutung ein – nicht nur, um Prototypen zu erstellen, sondern als ernst zu nehmende, ergänzende Fertigungstechnologie. Einsatzmöglichkeiten für 3D-Druck bzw. additive Fertigung gibt es auch in vielen anderen Branchen, wie z.B. der Kunststoff- und Metallfertigung.

Im Bereich des 3D-Drucks gibt es verschiedene Methoden und Ansätze zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Jedoch wird nicht in jedem Verfahren Druckluft benötigt. Beim Laserverfahren (SLS und SLM) kommt beispielsweise Druckluft zum Einsatz. Die Druckluft wird bei diesen Verfahren durch einen Generator geleitet, um kostengünstig Stickstoff zu erzeugen. Das auf diese Weise gewonnene Schutzgas wird in den Arbeitsraum gepresst, um das gedruckte Material vor Oxidation zu schützen.

Weiterhin erfordern fast alle 3D-Drucker gewisse Nachbearbeitungen, der jeweilige Vorgang und der damit verbundene Aufwand können jedoch erheblich voneinander abweichen. Bei manchen reicht es, Pulverrückstände mit Druckluft zu entfernen und die Komponente in Wasser zu tauchen, bei anderen sind aufwendigere Vorgänge wie das Ablösen von Polymerstützstrukturen nötig.

Ein wesentlicher Aspekt, der oft übersehen wird, ist der Einfluss Druckluft auf die Produktqualität und als Ursache für Ausfallzeiten. Denn Partikel, Feuchtigkeit und Öldampf in der Druckluft können den Druckvorgang stören und die Produktqualität beeinflussen.