Stahlbearbeitung

Lebensdauer von Messern durch Tiefstkühlen verlängern

| Redakteur: Beate Christmann

Prof. Dr. Jürgen Peterseim von der FH Münster hält ein Messer in den Dampf von siedendem Flüssigstickstoff. Er und sein Team wollten erforschen, unter welchen Umständen die Tiefstkühlung von Stahl das Material härter und langlebiger machen kann.
Prof. Dr. Jürgen Peterseim von der FH Münster hält ein Messer in den Dampf von siedendem Flüssigstickstoff. Er und sein Team wollten erforschen, unter welchen Umständen die Tiefstkühlung von Stahl das Material härter und langlebiger machen kann. (Bild: FH Münster)

Im Forschungsprojekt Cool Cut haben Wissenschaftler der FH Münster untersucht, wie Messer auf Tiefstkühlbehandlungen mit Temperaturen bis -180 °C reagieren. Nach eigenen Angaben konnten die Forscher die Lebensdauer der Messer teilweise verdoppeln, manchmal sogar verdreifachen. Reproduzierbar ist das Verfahren jedoch noch nicht.

Messer kommen in der Industrie an vielen Stellen unter großen Belastungen zum Einsatz. So zum Beispiel in Papierfabriken, in denen sie riesige Papierbahnen sauber zuschneiden. Um die Qualität der Bearbeitung durch ein Messer stets auf einem gleichbleibendem Niveau zu halten, ist es wichtig, sie sofort auszutauschen, sobald sie abstumpfen. Idealerweise bleibt ein Schneidewerkzeug natürlich möglichst lange scharf, bevor es gewechselt werden muss.

„Stahl kann durch Tiefstkühlen härter werden“

„Eine Eigenschaft von Stahl ist, dass er durch Tiefstkühlen härter wird. Er wird haltbarer, verschleißt also weniger. Doch was genau beim Tiefstkühlen passiert, ist bislang noch nicht ausreichend erforscht“, erklärt Prof. Dr. Jürgen Peterseim vom Fachbereich Maschinenbau an der FH Münster. Diese Wissenslücke wollten er und sein Team genauer erforschen, mit dem Ziel herauszufinden, wie man Messer durch Tiefskühlbehandlung langlebiger machen kann. Im gemeinsamen Forschungsprojekt Cool Cut mit dem Schneidtechnikunternehmen Slittec und dem VDEh-Betriebsforschungsinstitut Düsseldorf wurden Messer deswegen in einer mit Flüssigstickstoff betriebenen Anlage bei Temperaturen bis -180 °C gekühlt.

Vor der Kältebehandlung muss Stahl gehärtet werden

Von den Firmen hatten sie Messer bekommen, die unterschiedlich alt waren, jeweils verschiedene Materialien geschnitten hatten, einige waren geschliffen, andere nicht. Zunächst galt es für das Team, jedes einzelne Schneidwerkzeuge bei sehr hohen Temperaturen härten, da der Stahl sonst zu weich wird. Dies erfolgte in einer Härterei im Sauerland, bevor sich die Messer in Kühlboxen auf den Weg nach Steinfurt machten. Dort ging es dann mit der Kältebehandlung weiter. „Und die ist nur effizient, wenn der Stahl unmittelbar zuvor wärmebehandelt wurde. Da zählen Sekunden“, erklärt Peterseim. Danach bauten die Unternehmen die Messer wieder ein und testeten sie im Einsatz

Die Ergebnisse überzeugten die Wissenschaftler. Peterseim fasst zusammen: „Herausgefunden haben wir, dass sich die Lebensdauer unserer tiefstgekühlten Messer verdoppelt und manchmal sogar verdreifacht hat: Statt etwa 9000 km Papierbahnen konnten nun an die 20.000 km geschnitten werden.“ Allerdings: Immer funktionierte das nicht. Der Wissenschaftler räumt ein, das die Forschung hier noch nicht am Ziel angelangt ist: „Weil wir nicht genau wissen, was beim Tiefstkühlen passiert, ist das Verfahren noch nicht reproduzierbar. Wir wissen allerdings, dass man das mit bestimmen Bauteilen gleichen Typs, wie zum Beispiel Schneidemesser, problemlos wiederholen kann.“

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