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Nahezu partikelfrei im Reinraum

Energieketten: Reibung und Abrieb auf ein Minimum reduziert
Nahezu partikelfrei im Reinraum

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Eine neue Energieketten-Generation vereint nahezu alle Konstruktions-Höhepunkte in einer einzigen Lösung. Die hohe Abriebfestigkeit ermöglicht den Einsatz im Reinraum und verspricht eine lange Lebensdauer.

Nicht nur in der Halbleiterindustrie, in der Medizin- und der Lebensmitteltechnik, sondern immer mehr auch im Maschinen- und Anlagenbau wird unter Reinraumbedingungen gefertigt, montiert und gemessen. Deshalb dürfen die eingesetzten Energieketten und Leitungen nur möglichst wenig oder nur möglichst kleine Partikel generieren. Sie müssen eine sehr hohe Abriebfestigkeit haben, was – doppelter Nutzen – gleichzeitig ein Indikator für lange Lebensdauer ist. „Dies ist ein Entwicklungsziel für all unsere Produkte“, erläutert Harald Nehring. Der Prokurist bei Igus in Köln legte jetzt neue Gutachten zur Reinraumtauglichkeit von Energieführungen vor.

Das beauftragte Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Abteilung Reinst- und Mikroproduktion, nimmt in Stuttgart Produktionsanlagen und Werkstoffe unter die Lupe. Dazu werden Prüfstände für Materialien und Betriebsmittel eingesetzt, die spezifisch für den Einsatz in hochreinen Referenzreinräumen konzipiert wurden. Sie garantieren abgesicherte Ergebnisse, so zum Beispiel zu getesteten Energieketten und Leitungen. Gemessen wird in Anzahl und Größe der Partikel pro Lufteinheit gemäß der Norm DIN EN ISO 14644–1. Die steigende Bedeutung dieser seit einigen Jahren gültigen ISO-Norm lässt sich auch daran ablesen, dass sie im Vergleich zum amerikanischen Standard US FED Std. 209E schärfer und verfeinerter ist.
Nach ISO Klasse 1 – IPA klassifiziert wurden die igus-Energiekettensysteme „E6.CR“ (Sondermaterial) und „E3“. Weitere Serien wurden in die ISO Klasse 2 oder 3 eingeordnet. Damit können nun für fast alle gängigen Energieketten des Kölner Energieführungsexperten präzise Aussagen zu deren Einsatzmöglichkeiten im Reinraum getroffen werden.
Das System „E6“ sorgt für einen extrem leisen Lauf bis 37 dB(A), ist vibrationsarm und in der Lage, alle am Markt geforderten hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sicher zu realisieren. Charakteristisch für die Energiekette ist, dass elastische Polymerfederelemente die Seitenteile der Energieführung miteinander verbinden. „Durch den Wegfall der klassischen Bolzen/Bohrung-Verbindung werden die Reibung und der Abrieb auf ein Minimum reduziert“, so Harald Nehring.
Ebenfalls mit ISO Klasse 1 klassifiziert ist das System „E3“, in diesem Falle sogar in der Standard-Katalogausführung. Diese extrem geräuscharme Energiekette eignet sich besonders gut für kleine und kleinste Bauräume. Auch hier sorgt ein Federbandverbinder, der Relativbewegungen zwischen den Gelenken verhindert, für nahezu Verschleißfreiheit. Die Energiekette bewegt sich leise, leicht und ruckfrei im Reinraum.
Das IPA Fraunhofer Institut hat zudem „Chainflex“-Leitungen von igus speziell für Energieketten nach ISO Klasse 1 klassifiziert. Das sind die Steuerleitung „CF9“, die Servoleitung „CF27“ und die Motorleitung „CF34“. Diese mit Bestnote ausgezeichneten „Reinraum-Leitungen“ eignen sich für höchste Geschwindigkeiten, kleine Radien und sind beständig gegen viele Chemikalien. Die Mantelwerkstoffe sind, abgestimmt auf die Energiekettenmaterialien, in der Härte abrieboptimiert. Schließlich erhielt auch der außen tolerierte Pneumatikschlauch „CF Clean Air“ die ISO Klasse 1. Unter Einbeziehung aller igus-Leitungen mit gleichen Mantelwerkstoffen liegen damit nun valide Aussagen über die Reinraumtauglichkeit für 620 verschiedene „Chainflex“-Leitungen vor.
Die Optimierung des Abriebs stand auch bei der Entwicklung des Innenaufteilungs-Baukastens für die Universal-Energiekette „E4.1“ im Vordergrund. Dieses neue Programm, gerade auf der Hannover-Industriemesse vorgestellt, besteht aus nur sechs Komponenten. Diese lassen sich spielendleicht montieren und nahezu beliebig kombinieren und konfigurieren, in Zukunft auch im bestehenden Online-Konfigurator. Die sechs Komponenten setzen sich zusammen aus vier Trennstegen, einem Rasttrennsteg in Kombination mit Rastöffnungsstegen sowie Einsteckböden.
Das Ziel dieser Entwicklung war es, einen neuen Standard für Energieketten zu schaffen, mit dem Leitungen und Schläuche schnell, montagefreundlich und langlebig verlegt und geführt werden. Das aber, zweite Bedingung, sollte mit so wenig Teilen wie nötig erreicht werden und, natürlich, ohne Abstriche bei der universellen Einsetzbarkeit des Systems „E4.1“.
Tribologisch optimierter Kunststoff spielt dabei als Material eine zentrale Rolle. Denn obwohl die Energieketten-Experten aus Köln da, wo es einmal Sinn macht, auch Metall einsetzen, haben alle Tests im firmeneigenen Technikum übereinstimmend erwiesen: an abrieboptimierten, kabelschonenden Kunststoff-Stegen fühlen sich Leitungen am wohlsten. Sie sind im Vergleich zu Aluminium deutlich abriebfester und elastischer. Alumimium-Stege in Energieketten können sich plastisch bleibend verformen, verbiegen sich schneller, sind weniger torsionssteif und überdies elektrisch leitend. Kunststoff und optimale Geometrie sind die entscheidenden Faktoren, damit Leitungen in Energieketten eine hohe Lebensdauer haben.
Das „E4.1“-Energiekettenprogramm vereint die besten konstruktiven Kniffe von in der Vergangenheit mehreren einzelnen Serien. Außen- und Innenlasche für Flexibilität und einfache Montage etwa, ein formschlüssiger „Hintergriff“ für Stabilität, ein dämpfendes Anschlagssystem für ruhigen Lauf, verschiedene Materialausführungen zum Beispiel für Reinraum, ESD, Hochtemperatur oder große freitragende Längen. Zudem hat die „E4.1“ auch um 30 Prozent größere Gleitflächen – für Anwendungen mit langen Verfahrwegen – als sein Vorgänger. Diese sind fest integriert, können nicht verloren gehen, so dass laute Gleitschuhe als zusätzlicher Ballast nicht erforderlich sind. Lb
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