Verfahren / Anlagen

Für eine wirtschaftliche, reproduzierbare und umweltgerechte Teilereinigung ist eine auf die Anforderungen abgestimmte, moderne Reinigungslösung unverzichtbar. Wesentliche Kriterien bei der Auswahl sind: Bauteilgeometrie, Werkstoff, Art und Grad der Verschmutzung, Bearbeitungszustand und der geforderte Reinheitsgrad.

 Ziele und Anforderungen:

– Erfüllen von Anforderungen an Bauteilsauberkeit, Durchsatzanforderungen
– Gesetzeskonform (WHG, BlmSchG, MRL, BG, ATEX … )
– Umweltverträglich (insbesondere ressourcenschonend)
– Wartungsarm und preiswert (Investitions- und Betriebskosten beachten!)

Verfahren unterschieden nach Ausführung:

– Durchlauf
– in Kammern
– in offenen Becken
– sonstige Verfahren

Einflussfaktoren:

– Bauteil (Material, Art und Menge der Verunreinigung, Geometrie, Menge, Reinigungszeit)
– Reinigungsmedium
– Badpflegemaßnahmen (Medienaufbereitung)
– Anspruch an die Oberflächengüte und die Sauberkeit des Bauteils

Sicherung der Reinigungsqualität:

– Überwachung anlagenspezifischer Prozessparameter (Druck, Temperatur, Reinigerzustand)
– Indirekt durch Prüfung der resultierenden Bauteilsauberkeit

 

Verfahren unterschieden nach Reinigungsmedium:

 

A: Nasschemische Reinigung

Die Wirkung nasschemischer Reinigungsverfahren wird in erster Linie durch das Lösevermögen des eingesetzten Reinigers bestimmt. Gängige Reinigungsmedien sind wässrige Reiniger und Lösemittel, letztere werden grob in nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe {KW), Chlorkohlenwasserstoffe {CKW) und polare Lösemittel unterschieden. Je nach gewähltem Reiniger sind unterschiedliche gesetzliche Vorgaben zum Arbeitsschutz, Umweltschutz {z.B. VOC-Richtlinie, 2. BimSchV, Detergenzienverordnung) und Explosionsschutz zu beachten. Die Wirkung des Reinigungsmediums wird durch unterschiedliche physikalische Verfahrenstechniken unterstützt.

A1: Spritzreinigung

Bei der Spritzreinigung, die überwiegend bei großen und flächigen Werkstücken zum Einsatz kommt, werden Verschmutzungen teils vom Reinigungsmedium (meist wässrige Reiniger) gelöst beziehungsweise emulgiert, teils durch die kinetische Energie des Spritzstrahls fortgeschwemmt. Eine zusätzliche Bewegung des Waschgutes und/oder der Düsen sorgt für ein gleichmäßiges Reinigungsergebnis.

A2: Tauchreinigungsverfahren

Tauchreinigungsverfahren werden bevorzugt, wenn Teile mit komplexer Geometrie, beispielsweise mit Sacklochbohrungen, Hinterschneidungen, zu reinigen sind. 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.

A3: Ultraschallreinigung

Die Reinigungswirkung der Ultraschallreinigung basiert auf 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“.

A4: Druckumflutreinigung

Druckumflutreinigung steht für ein Verfahren, bei dem Pumpen Flüssigkeit aus dem Reinigungsbad ansaugen, um sie anschließend mit hohem Druck durch ein unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnetes Düsensystem zu pumpen. Dabei entstehen starke Strömungen, die an den Bauteilkanten Turbulenzen verursachen, die den Schmutzabläsen. Beim Vorbeiströmen an Sacklöchern und Vertiefungen bildet sich außerdem eine Sogwirkung, die die darin befindlichen Verunreinigungen „herauszieht“.

A5: Laserstrahlreinigung 

Die Laserstrahlreinigung nutzt einen leistungsstarken, fokussierten Laserstrahl als Reinigungsmedium. Er wird über die zu reinigende Oberfläche geführt, wobei die Lichtenergie des Laserstrahls direkt in thermische Energie umgewandelt wird und auf der Schmutzschicht schlagartig verdampft. Dabei entsteht eine Plasmaschockwelle, durch die auch nicht verdampfbare Partikel entfernt werden.

A6: Plasmareinigung

Die Plasmatechnik bietet durch den Einsatz verschiedener Reaktionsgase ein breites Anwendungsspektrum bei Stück- und Schüttgütern aller Art aus Stahl, NE-Metallen, Kunststoffen, Glas und Keramik. Am effektivsten sind diese Verfahren, wenn dünnschichtige organische Verschmutzungen entfernt werden müssen.

A7: Biologische Reinigung

Zahlreiche in der Natur vorkommende Mikroorganismen sind in der Lage, komplexe organische Moleküle in weniger komplexes, ungefährliches Kohlendioxid und Wasser umzuwandeln. Solche speziell gezüchteten Organismen kommen bei der biologischen Reinigung zum Einsatz. Dabei werden, wie bei der wässrigen Reinigung, Öle und Fette unter Mitwirken von Tensiden und Emulgatoren von der Bauteiloberfläche gelöst und im Reinigungsbad verteilt. Die Emulsion gelangt in einen vom Reinigungsbad getrennten Bioreaktor, in dem die Mikroorganismen die kontinuierliche Aufbereitung des Reinigungsbades übernehmen.

A8: Strahlreinigung

Hohe Oberflächen-Reinheitsgrade lassen sich auch durch Strahlverfahren erzielen. Diese mechanischen Verfahren kommen häufig zum Einsatz, wenn neben Sauberkeit weitere Eigenschaften wie beispielsweise Gratfreiheit, Glätten, Aufrauen oder Mattieren gefragt sind. Zu den Strahlverfahren zählen z. B. Druckluftstrahlen, Schleuderradstrahlen, Wasserstrahlen, C02-Schnee- und Pelletstrahlen.

Beim Trockeneisstrahlen kommen statt flüssigem Kohlendioxid etwa reiskorngroße Eis-Pellets aus Kohlendioxid als Strahlmittel zum Einsatz. Einsatzgebiet des Trockeneisstrahlens ist die Reinigung von Werkzeugen, Formen, Maschinen und Anlagen.

Die CO,-Schneestrahlreinigung verwendet flüssiges Kohlendioxid als Strahlmittel oder einen Trockeneisblock der abgeschabt wird. Durch die Kombination mechanischer und thermischer Eigenschaften entfernt der C02-Schnee beim Auftreffen auf die Oberfläche feste und filmische Verunreinigungen trocken, rückstands- und chemikalienfrei von nahezu allen Materialien. Definierte Funktionsbereiche von Bauteilen wie beispielsweise Dicht- und Klebeflächen lassen sich mit diesem Verfahren gezielt behandeln, ohne dass das komplette Bauteil gereinigt werden muss. Es kann einfach automatisiert werden und die Anwendungsbereiche werden durch die Entwicklung neuer Werkzeuge kontinuierlich erweitert.

B: Trockenreinigung

Je nach Reinigungsanforderungen kann ggf. auf den Einsatz von Wasser und/oder chemischen Reinigern verzichtet werden. Die sogenannte Trockenreinigung bietet sich dann als effiziente Möglichkeit der Zwischen- oder Vorreinigung an.

B1: Bürstenreinigung

Sie können entweder das Werkstück zur Bürste oder die Bürste zum Werkstück bringen. Bei Auswahl der zweiten Möglichkeit können Bürsten als Werkzeuge in
automatischen Werkzeugwechselsystemen eingesetzt werden.
Die Bürstenreinigung kann als Zwischenreinigung bei entsprechend einfachen Reinigungsanforderungen eingesetzt werden oder als Vorreinigung, um den eigentlichen Reinigungsprozess zuverlässiger und/oder effizienter zu gestalten.

B2: Reinigung mittels Luft

Hersteller, die Bauteile mit komplexen Geometrien fertigen, stehen täglich vor der Herausforderung, schwer zugängliche Bereiche wie Hinterschneidungen und Sacklochbohrungen effizient und sicher zu reinigen. Meist werden unter Einsatz wertvoller Ressourcen mit viel Zeit die gut erreichbaren Stellen „überreinigt“, bis die versteckt liegenden Innenkonturen den strengen Vorgaben entsprechen. Dabei kann je nach Bauteilgeometrie, Art der Verschmutzung und dem benötigten Reinheitsgrad sowohl Druckluft als auch Vakuum zum Einsatz kommen.
Beim Reinigen mit Druckluft werden die Verunreinigungen abgeblasen. Beim Reinigen mit Vakuumtechnik werden die Verunreinigungen schlagartig über ein bereit stehendes Vakuum abgesaugt. Der Vorteil beider Verfahren ist, dass keine Wärme in das Werkstück eingetragen wird und das Trocknen und Kühlen entfällt. Somit kann dieses Verfahren als kostengünstiger Prozess leicht in die mechanische Fertigung integriert werden.
Vor allem in den Bereichen der Kunststofftechnik, Elektrotechnik sowie bei Verbundsystemen und bei kritischen Montageprozessen kann ein jeder Partikel eine störende Fehlerquelle darstellen. Die einzelnen Werkstücke und Bauteile werden teils unter Labor Bedingungen hergestellt und gereinigt bevor sie am Transportweg zum nächsten Arbeitsschritt eine neuerliche Verschmutzung durch diverse Umwelteinflüsse erfahren. In diesem Bereich geht es also nicht um die Abreinigung großer Mengen Kühlschmierstoff oder Spänen, sondern um die Werkstückreinigung von mit bloßem Auge nicht sichtbaren Partikeln. Die Werkstückreinigung darf in solchen Fällen außerdem produktbedingt teilweise ausschließlich mit kühler Pressluft erfolgen. Auch Systeme mit integrierten Ionisationssystemen kommen vor allem in diesen Bereichen zum Einsatz.

Werkstückreinigung mit ionisierter Luft: Hierdurch ist die Reinigungsluft ionisiert und die statische Aufladung der Werkstücke und Bauteile wird neutralisiert. Der Effekt kann sich sehen lassen: Dadurch, dass die Werkstücke und Bauteile bei der Fertigung, Transport, aber auch bei der Reinigung eine statische Aufladung erfahren, sammeln sich direkt nach Abschluss der Reinigungszyklen sofort wieder Verunreinigungen in mikroskopischer Größe an. Dieser Effekt lässt sich mit Ionensystemen deutlich verringern bzw. sogar vermeiden. Die statische Aufladung der Werkstücke und Bauteile bleibt auch noch einige Zeit nach der Reinigung – bei üblichen Umgebungseinflüssen – neutralisiert. Somit wird die erforderliche Reinheit nicht nur erreicht, sondern auch bis zum nächsten Fertigungsprozess beibehalten.

  

B3: Vakuum-Vibrations-Reinigung

Absaugen in Kombination mit Vibration stellt eine besondere Variante der Trockenreinigung mittels Luft dar, bei der der Reinigungseffekt durch das Vakuum unterstützt wird dadurch, dass die Verunreinigungen durch Vibration schneller, leichter bzw. gründlicher vom Werkstück getrennt werden.
Ob mit oder ohne Vibration, das Abreinigen mittels Vakuum bietet in jedem Fall die Möglichkeit, Produktionsresourcen wie Küh- bzw. Schmiermittel aufzufangen, zu recyceln oder ggf. sogar ganz oder zumindest teilweise wiederzuverwenden.