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Schallende Sauberkeit

Teilereinigung: Ultraschall setzt sich durch
Schallende Sauberkeit

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Ultraschall steht weit oben auf der Wunschliste der Anwender hinsichtlich der Verfahren für die industrielle Teilereinigung. Kein Wunder: Die Reinigung erfolgt bauteilschonend und benötigt wenig Chemikalien und Energie.

Eigentlich ist das Ultraschall-Verfahren kein eigenständiges Verfahren zur Teilereinigung, denn hier wird in Bädern mechanisch gereinigt. „Dennoch wird es sowohl von Anwendern als auch von Herstellern mit 25 beziehungsweise 23 % als das derzeit am häufigsten genannte mechanische Verfahren genannt“, sagt Mark Krieg, Sprecher der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik. Sie hat in einer Markt- und Trendanalyse 360 Anwenderunternehmen sowie 240 Hersteller befragt. Demnach wird die Bedeutung des Ultraschalls in den kommenden fünf Jahren noch weiter steigen: Insgesamt 240 Befragte sind dieser Ansicht. Damit liegt das Verfahren noch vor der Reinigung mittels Laserstrahlen, Niederdruck-Plasma oder Elektronenstrahlen.

Zurückzuführen ist das starke Interesse an dieser Reinigungsart vor allem darauf, dass sich damit sowohl partikuläre als auch filmische Verunreinigungen von Werkstücken entfernen lassen. Dabei hält sich der Bedarf an Chemikalien und Energie in Grenzen.
Die Reinigungswirkung basiert auf dem physikalischen Prinzip der Kavitation: Durch einen Ultraschallgenerator werden elektrische Signale in einer bestimmten Frequenz erzeugt und über Stab- beziehungsweise Flächenschwinger als Schallwellen in eine Flüssigkeit übertragen. Die SurTec Deutschland GmbH, Zwingenberg, hat etwa mit ihrem Neutralaktivator 421 ein pH-neutrales Medium entwickelt, das Eisen- und Stahlteile in einem Arbeitsgang reinigt und entrostet und damit die Prozesszeit und die Badanzahl reduziert. Damit bietet es sich nach dem thermischen Entgraten an.
Die hohe Intensität des Schallwechseldrucks führt dabei zu einem Wechselspiel von Unter- und Überdruck. In den Unterdruckphasen bilden sich mikroskopisch kleine Hohlräume. Diese Bläschen fallen in der anschließenden Überdruckphase in sich zusammen und erzeugen dabei Stoßwellen mit erheblichen Energiedichten. In der Flüssigkeit werden dadurch auch Mikroströmungen ausgelöst, die Schmutz an den zu reinigenden Teilen absprengen oder wegspülen. Dis ist auch bei Werkstücken mit komplexer Geometrie der Fall, also etwa Hinterschneidungen oder Sacklochbohrungen.
Generell gilt: Je tiefer die Frequenz, desto größer ist die Kavitationsblase und desto höher die freigesetzte Energie. Weber Ultrasonics GmbH, Karlsbad, nennt dafür als grobe Richtwerte: 25 bis 40 kHz reichen für die Reinigung filmischer und partikulärer Verschmutzungen von harten, nicht polierten Oberflächen. 80 kHz werden für Elektronikbauteile und polierte Oberflächen und 120 kHz in der Halbleitertechnik und bei hochglanzpolierten Oberflächen benötigt. Mit Mehrfrequenz-Tauchschwingern und neuerdings Modul-Multifrequenzultraschallgeneratoren können Anwender flexibel mehrere Frequenzen in einer Anlage erzeugen.
Sabine Koll Journalistin in Böblingen
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