In der Fahrzeugindustrie ist die Teilesauberkeit ein Qualitätskriterium. Definiert wird es immer öfter über exakt vorgegebene Restschmutzwerte. Um sie wirtschaftlich zu erreichen, ist eine effiziente Teilreinigung unverzichtbar.
Ein Patentrezept wie Zulieferer vorgegebene Restschmutzwerte wirtschaftlich erreichen, gibt es nicht. Jede Reinigungsaufgabe erfordert eine individuell abgestimmte Lösung. Wesentliche Faktoren dabei sind Werkstoff, Verschmutzungsart und -grad, Bauteilgeometrie, der Produktionsdurchsatz sowie der geforderte Reinheitsgrad hinsichtlich filmischer und partikulärer Verunreinigungen.
In der nasschemischen Reinigung werden überwiegend wässrige Medien und Lösemittel eingesetzt. Wässrige Medien, die als alkalische, neutrale und saure Reiniger zur Verfügung stehen, kommen bevorzugt zum Einsatz, wenn ein sehr hohes Reinigungsaufkommen zu bewältigen ist oder Aufgaben in der Fein- und Feinstreinigung zu erfüllen sind. Ihre Reinigungswirkung basiert auf einem organischen beziehungsweise anorganischen Reinigergerüst (Builder) und Tensiden. Letztere können sich als grenzflächenaktive Stoffe zwischen Schmutz und Material „schieben“ und lösen sowohl unpolare Verschmutzungen wie Öle und Fette als auch polare Verunreinigungen – etwa Emulsionen, Salze oder Partikel – ab. Für ein gleich bleibend gutes Ergebnis sind eine permanente Überwachung und ein regelmäßiger Wechsel der Reinigungsbäder erforderlich.
Nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe (KW) verfügen über ein sehr gutes Lösevermögen für tierische, pflanzliche sowie mineralische Fette und Öle sowie eine hohe Werkstoffverträglichkeit. Mit diesen Reinigern lässt sich daher ein Großteil der in modernen Fertigungsprozessen eingesetzten Bearbeitungsöle und -fette zuverlässig entfernt. Im Lösemittel unlösliche Partikel wie Späne verlieren die Haftung zur Oberfläche und werden mit dem Öl entfernt. Die Abreinigung polarer Verschmutzungen wie Salze aus Emulsionen ist mit unpolaren KW nicht möglich.
Chlorkohlenwasserstoffe (CKW), die als klassische Entfetter gelten, bieten – auch bei Bauteilen mit komplexer Geometrie – eine besonders effektive Metallentfettung und Trocknung. Eingesetzt werden sie bevorzugt, wenn Werkstücke mit chlorhaltigen Ölen bearbeitet werden.
Die für eine hochwertige industrielle Teilereinigung entwickelten polaren Lösemittel verbinden die Vorteile der wässrigen und Lösemittelreinigung. Durch ausgewogene fett- und wasserlösende Eigenschaften erzielen sie ausgezeichnete Ergebnisse, wenn Fette und Öle gleichzeitig mit wässrigen Kühl- und Schmierstoffen, Polierpasten, Additiven, Salzen sowie Spänen, Abrieb und anderen Feststoffen entfernt werden sollen.
Um innerhalb kurzer Zeit das geforderte Reinigungsergebnis zu erzielen, wird die Wirkung des Reinigungsmediums durch unterschiedlich stark wirkende physikalische Verfahrenstechnik unterstützt. Bei der Spritzreinigung, die überwiegend bei großen und flächigen Werkstücken zum Einsatz kommt, werden Verschmutzungen teils vom Reinigungsmedium gelöst, teils durch die kinetische Energie des Spritzstrahls fortgeschwemmt. Eine zusätzliche Bewegung des Waschgutes und der Düsen sorgt für ein gleichmäßiges Reinigungsergebnis.
Teile mit komplexer Geometrie, beispielsweise mit Sacklochbohrungen, Hinterschneidungen, werden bevorzugt im Tauchreinigungsverfahren gereinigt. Beim Eintauchen des Werkstücks in das Reinigungsbad lösen sich anhaftende Verschmutzungen durch die chemische Wirkung des Reinigungsmediums. Drehen oder Schwenken der Teile im Bad verstärkt die Reinigungswirkung. Tauchen ist auch Basis für die Ultraschallreinigung, mit der sich sehr hohe Reinheitsgrade erzielen lassen. Die Reinigungswirkung basiert auf der Kavitation: Durch einen Ultraschallgenerator und ein abgestimmtes Schwingsystem wird die Badflüssigkeit beschallt. Die dabei entstehenden Schwingungen verursachen in der Flüssigkeit kleinste Hohlräume, die sofort wieder kollabieren. Dabei entstehen starke Strömungen und Turbulenzen, die den am Reinigungsgut vorhandenen Schmutz „absprengen“. Bei der Druckumflutreinigung saugen Pumpen Flüssigkeit aus dem Reinigungsbad an, um sie anschließend mit hohem Druck durch ein unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnetes Düsensystem zu drücken. Es entstehen starke Strömungen, durch die es an den Bauteilkanten zu Turbulenzen kommt, welche die Verunreinigungen ablösen. Beim Vorbeiströmen an Sacklöchern und Vertiefungen bildet sich außerdem eine Sogwirkung, die darin befindliche Verschmutzungen „herauszieht“.
Machen die Geometrie der Bauteile sowie hohe Reinheitsanforderungen die gezielte Behandlung von Kanälen, Bohrungen und Funktionsoberflächen erforderlich, ist die Einzelteilreinigung erste Wahl. Weitere Gründe für diese Art der Reinigung sind die Vermeidung von Beschädigungen durch unnötiges Teilehandling sowie der weiter zunehmende Automatisierungsgrad in der Fertigung. Vorteile bietet die Einzelteilreinigung auch in Bereichen, in denen sich daraus logistische Vorteile ergeben, beispielsweise wenn nachfolgende Prozesse eine bestimmte Lage des Bauteils erfordern.
Die Reinigung von Massenteilen im Batch-Prozess ermöglicht einen hohen Durchsatz in relativ kurzer Zeit. Damit verbunden ist ein geringer Anteil an den Gesamtherstellungskosten eines Werkstücks. Bei gleichzeitiger Reinigung von Teilen mit unterschiedlicher Geometrie, Sauberkeitsanforderung oder Verschmutzung sowie aus unterschiedlichen Werkstoffen kann es vorteilhafter sein, den Reinigungsprozess in unterschiedlichen, jeweils auf Teilespektrum, Verschmutzungsgrad und -art sowie Sauberkeitsanforderungen abgestimmten Anlagen durchzuführen.
Die gezielte Reinigung von Funktionsflächen und Bauteilbereichen wie beispielsweise Dichtflächen oder Laserschweißflächen kann aufgrund der zum Teil sehr unterschiedlichen Sauberkeitsanforderungen bei einem Werkstück Vorteile bieten. Denn in solchen Fällen ist die klassische wässrige oder Lösemittel-Reinigung häufig mit sehr hohem Aufwand verbunden. Unter dem zunehmenden Kostendruck in der Zulieferbranche stellt die Funktionsflächenreinigung – beispielsweise mit CO2-Schneestrahl-, Laser- oder Plasma-verfahren – einen Ansatz dar, Kosten und Zeit zu sparen. Ein weiterer Vorteil der fertigungsintegrierten Funktionsflächenreinigung besteht darin, dass die reine Oberfläche „just-in-time“ zur Verfügung gestellt werden kann. Dadurch müssen Teile nicht fürs Zwischenlagern und den Transport konserviert werden.
Wie sauber und trocken Werkstücke aus der Reinigungsanlage kommen, hängt nicht nur von der Verfahrenstechnik, dem Reinigungsmedium und der Behandlungsdauer ab, sondern auch von der Teilezugänglichkeit im Reinigungsbehältnis. Ideal sind Behältnisse aus Runddraht. Durch ihr sehr gutes Abtropfverhalten wird deutlich weniger Schmutz und Reinigungsmedium verschleppt als bei geschlossenen oder gelochten Reinigungskisten.
Doris Schulz Journalistin in Korntal
Reinigen in der Fertigung spart Konservierung
Messe parts2clean
Welche Verfahrenstechnik und welches Reinigungsmedium im jeweiligen Anwendungsfall das beste Ergebnis liefert – diese und weitere Fragen rund um die industrielle Teilereinigung beantwortet die parts2clean vom 9. bis 11. Oktober 2007 in der neuen Messe Stuttgart. Durch ihr komplettes Angebot entlang der Prozesskette der industriellen Teilereinigung ermöglicht die Fachmesse die umfassende Information über die verschiedenen Anlagenkonzepte, Verfahrenstechniken, Reinigungsmedien, alternative Reinigungsverfahren, Waschgestelle, Medienaufbereitung und vieles mehr. Darüber hinaus helfen ein Sonderausstellungsbereich und das integrierte Fachforum bei der Entscheidung für das richtige Reinigungskonzept.
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