Schieblehre der Reinigungstechnik - Der Markteinstieg bei filmbildenden Verunreinigungen ist bereits gelungen
Mit Verfahren zur automatisierten Online-Erfassung der Bauteilsauberkeit soll einerseits mehr Objektivität in die Prüfungen kommen, andererseits eine schnelle Prozesskorrektur in der Teilereinigung ermöglicht werden.
Dr.-Ing. Stefan Behrning, OCM/TÜV-Saarland in Sulzbach:
„Die Anzahl der Anfragen und Projekte steigt stetig, obwohl wir erst am Anfang einer Entwicklung stehen.“
Dr.-Ing. Stefan Behrning, OCM/TÜV-Saarland in Sulzbach:
„Die Anzahl der...
In diesem Entwurf sind „die Bedingungen zur Anwendung und Dokumentation von Methoden zur Bestimmung der Partikelverunreinigung bei funktionsrelevanten Automobilteilen“ vermerkt. Je genauer sie in Zukunft eingehalten werden, umso mehr Objektivität wird bei den Prüfungen herrschen. Eine gewisse Unsicherheit bleibt jedoch vorhanden. „Ein nach subjektivem Empfinden als sauber bezeichnetes Bauteil zeigt sicherlich bei verschiedenen Personen unterschiedliche Ergebnisse“, kommt Joachim Schwarz zu dem Schluss. Für den Geschäftsführenden Gesellschafter der Mafac GmbH & Co. KG, Alpirsbach, die Reinigungsanlagen baut, ist die Sicherstellung der Qualität „ein Faktor, der die Stabilität und Reproduzierbarkeit von Reinigungsprozessen widerspiegelt“.
Deshalb hat sich Schwarz am Projekt Kombi-Sens beteiligt, bei dem die Koordination auch in den Händen der Fraunhofer-Wissenschaftler in Stuttgart liegt. Das Projekt befindet sich bereits im Prototypstadium. „In Kürze soll die Testphase beginnen“, offenbart Schwarz. Im Pflichtenheft, das dem Projekt zu Grunde liegt, sind die Ziele vermerkt. „Geplant ist eine analytische Messung bei Einzelteilen und Schüttgut“, so der Mafac-Chef. Als wesentlicher Bestandteil gilt, dass nicht nur partikuläre sondern auch filmbildende Verunreinigungen wie Ölrückstände erfasst werden. „Ferner“, so Schwarz, „sollte die Qualität der Messergebnisse natürlich im Rahmen der technischen Möglichkeiten nicht subjektiv beeinflusst werden können.“
Beim Projekt Kombi-Sens wird daher auf eine automatisierte Messwerterfassung gesetzt. Die Positionierung der Sensoren oder Bauteile kann dabei automatisch oder manuell geschehen. Auf diese Weise werden heute schon filmbildende Verunreinigungen erfasst ] mit Messverfahren, die sensorgestützt arbeiten (Tabelle) ] und „keine Plug-and-play-Systeme“ sind, wie Dr.-Ing. Stefan Behrning bemerkt, der bei OCM/TÜV-Saarland in Sulzbach den Bereich Verfahrensprojektierung und Applikation leitet. Laut Behrning seien sie „stets einmalig“ der jeweiligen Aufgabe anzupassen.
Von den Vorbereitungen zur Festlegung, was, wo, wann und wie genau gemessen werden muss, sind damit die Prüfer nicht entbunden. Jedoch ermöglichen die Verfahren laut Behrning „die Reduktion des Einflussfaktors Mensch, der das Ergebnis bisher stets subjektiv färbt“. Aus dieser Erkenntnis heraus, erhofft er sich, „dass sich das bisher brachliegende hohe Optimierungspotenzial in Bezug auf Reinheitsgerechtigkeit angehen lässt“ Mit herkömmlichen Prüfmethoden wie den zeitlich aufwändigen Analyseverfahren im Labor oder den schnellen Wischtests mit weißen Handschuhen sei das jedenfalls bei filmbildenden Verunreinigungen kaum möglich.
Restschmutzanalysen im Labor dauern zu lange
Bei den Restschmutzanalysen im Labor ist der erste Schritt die Probeentnahme. Die Proben werden sorgsam gespült, die Spülflüssigkeit aufgefangen und gefiltert, das Gesamtfiltergewicht wird aufwändig erfasst und damit die Restschmutzmenge ermittelt. Bei Parikelverunreinigung wird eine Größenanalyse durchgeführt. Am Ende lässt sich durch Veraschen und Wiegen die Menge an Metallpartikeln in der Verunreinigung ermittelen. Insgesamt dauert das eine ganze Weile, „meist Stunden, oft sogar Tage“, stellt der Mafac-Chef fest. Währenddessen könne die Teilereinigung „in unbekanntem Status“ ablaufen, fügt Behrning hinzu. „In dieser Zeitspanne, in dem der Fertigungsprozess normalerweise weiterläuft“, konkretisiert Schwarz, „wird Ausschuss produziert oder die Teilereinigung verfügt über hinreichend Prozessreserve“.
Eine fertigungsbegleitende Qualitätssicherung sieht anders aus: „Der Wunsch ist ein schnelles und einfach zu bedienendes Verfahren, das vor Ort konkrete Ergebnisse und objektive Qualitätsmerkmale präsentieren kann“, so der Mafac-Chef ] mit dem Zweck, prozessnah Entscheidungen treffen zu können. Die heute schon angebotenen Verfahren zeigten da „ein zugegebenermaßen sehr hochwertiges technisches Niveau“. Jedoch gelte das auch für den Preis. Der Anwenderkreis reduziert sich daher laut Schwarz „derzeit auf Fertigungsbetriebe, für die sich diese quantitative Reinheitskontrolle rechnet“.
Ein gewisser Bedarf ist allerdings schon vorhanden. „Ein Markt für die fertigungsintegrierte Restschmutzanalyse“, konstatiert der Mafac-Chef, „hat sich bereits gebildet.“ Noch befindet sich diese „Geburtsphase“ im vollen Gang, was sich unter anderem aus der erst kleinen Anzahl an automatisierten Prüfverfahren schließen lässt, die seit ein paar Jahren angeboten werden (Tabelle).
„Unseres Wissens sind drei Messverfahren am Markt, die sich hinsichtlich des zugrundeliegenden Messprinzips und der Art und Qualität der Ergebnisse unterscheiden“, berichtet Behrning, der bei OCM/ TÜV-Saarland die gesamte Entwicklung mitgemacht hat. „Ende der neunziger Jahre als Ausgründung der Universität des Saarlandes geplant sind wir 2000/ 2001 vom TÜV als Muttergesellschaft aufgenommen worden und seit 2003 offiziell als OCM/TÜV-Saarland aktiv.“ Damit zählt man bereits zu den Anbietern mit der längsten Erfahrung am Markt.
Vor zwei Jahren kam die als Lieferant von Reinigungsmittel bekannte Dansotec GmbH, Monschau, hinzu. Ein weiterer Anbieter ist das Fraunhofer-Institut in Stuttgart, wo „Sensorprinzipien zur Detektion partikulärer und filmischer Kontaminationen“ im Prototypstadium vorliegen. Alle drei Anbieter sehen sich mit ihren Verfahren auf dem richtigen Weg. „Es besteht ein großes Bedürfnis nach entsprechenden Systemen“, berichtet Behrning, wobei er die Konstanz des Zulaufs in dieser Entwicklungsphase für bemerkenswert hält: „Auffällig ist, dass die Anzahl der Anfragen und der Projekte stetig steigt, obwohl wir wohl erst am Anfang einer Entwicklung stehen.“
Wachsendes Interesse aufgrund guter Ergebnisse
Für Dansotec-Chef Ulrich Thoma hat das steigende Intresse einen einfachen Grund: „Weil es bisher keine Möglichkeit gab, auf einfache Art und Weise, Oberflächenzustände während der Produktion zu erfassen, sind viele Anwender überrascht, welche Qualitätsunterschiede bei einer Online-Reinheitsprüfung offenkundig werden.“ Daher werden nach seiner Erfahrung „Online-Verfahren derzeit verstärkt gefordert, die möglichst eine 100% Kontrolle realisieren“. Diese Forderungen kommen insbesondere aus dem Automobilbau, der Elektronik, der Medizin-, Luft- und Raumfahrttechnik. „Wie die Verteilung unserer Kunden zeigt, liegt der Schwerpunkt in Branchen, wo sicherheitsrelevante Produkte entstehen oder kostenintensive, reinheitssensitive Prozesse stattfinden“, resümiert Behrning.
Nicht nur die derzeit noch wenigen Anbieter wie Dansotec- Geschäftsführer Thoma sehen darin „ein wachsendes Bewusstsein für die Bauteilsauberkeit und das damit verbundene Optimierungspotenzial“. Auch beim Anlagenhersteller Mafac wird der Zuspruch für die Online-Messung positiv eingeschätzt. Jedoch hat sich laut Schwarz diese Zustimmung noch nicht über all breit gemacht. „In Betrieben, in denen bereits das Reinigen als notwendiger integraler Bestandteil betrachtet wird“, erläutert der Mafac-Chef, sei eine umfassende Überzeugungsarbeit nicht mehr erforderlich ] dafür umso mehr überall dort, wo das Reinigen noch „als notwendiges Übel“ abgetan werde.
„In diesen Betrieben“, so Schwarz, „ist die Restschmutzanalytik noch zweitrangig.“ Um auch dort Aufklärungsarbeit leisten zu können, setzt der Mafac-Chef nicht auf Verfahren, „die meist viel mehr bieten können, als dies im Allgemeinen für eine schnelle Zwischenkontrolle in der Fertigung erforderlich ist“. Ihm schwebt eine technisch einfache Lösung vor: „eine Schieblehre der Reinigungstechnik.“ Sie soll sich sowohl in Anlagen integrieren als auch im Rahmen verschiedener Nachfolgeprozesse einbinden lassen.
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