Fraunhofer-Forscher: Die Bauteilsauberkeit im Blick

In Branchen wie der Automobilindustrie gelten strengste Sauberkeitsrichtlinien für Bauteile. Allerdings lässt sich der Teilereinigungsprozess bislang nur unzureichend überwachen. Fraunhofer-Forscher haben ein sensorbasiertes Messsystem entwickelt, das direkt in die Reinigungsanlage integriert wird und dort Partikel in der Reinigungsflüssigkeit erfasst und auswertet. Ihre mittlerweile marktreife Entwicklung präsentieren die Forscher auf der diesjährigen parts2clean.

Stuttgart, Germany, 22-10-2013 — /EuropaWire/ — Für Bauteile, die aus der Bearbeitung kommen, heißt es zunächst einmal: Ab unter die Dusche! Oft haften an der Oberfläche mehrere Schichten von Verunreinigungen, etwa Rückstände von Schmierstoffen oder Späne. Werden diese Partikel nicht entfernt, können sie später Qualität und Funktion der Produkte beeinträchtigen. In den vergangenen Jahren wurden die  Sauberkeitsrichtlinien in Branchen wie der Automobilindustrie nochmals deutlich verschärft. Der Haken an der Sache: Bislang lässt sich der Reinigungsprozess nur unzureichend überwachen, da es noch keine geeigneten Messsysteme am Markt gibt, die sich direkt in industrielle Reinigungsanlagen integrieren lassen. Um die Effektivität der Reinigungsprozedur zu kontrollieren, werden zwar bei jeder Charge stichprobenartige Kontrollen einzelner Bauteile vorgenommen. Doch das ist ein mühseliger Prozess: Die Mitarbeiter müssen dazu den verbleibenden Restschmutz manuell im Labor abwaschen, die abgeschiedenen Partikel mit einem Analysefilter auffangen und anschließend mikroskopisch auswerten. Für eine statistisch relevante Prüfhäufigkeit ist dieses Vorgehen zu langwierig und personalkostenintensiv.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben mit »PuriCheck« ein System entwickelt, das Reinigungskontrollen künftig wesentlich effizienter und einfacher machen soll. »Dabei handelt es sich um ein Sensorsystem, das sich direkt an alle handelsüblichen Reinigungsanalgen anschließen lässt und dort beispielsweise Spülbäder überwacht«, erklärt Dr. Markus Rochowicz, Gruppenleiter Kontaminationskontrolle am Fraunhofer IPA. Das System umfasst ein Analysesieb mit variabler Maschenweite und integrierter Kameratechnik sowie eine Bildauswertesoftware. Das Analysesieb wird in der Anlage direkt im Strom des Spülbads installiert, so dass Partikel, die größer sind als die gewählte Maschenweite, darin abgeschieden werden. Die integrierte Kamera erfasst die Oberfläche des Siebs in frei wählbaren Messintervallen und leitet die Aufnahmen an die Software weiter. Diese analysiert Größe und Anzahl der Partikel und gibt das Ergebnis in tabellarischer Form aus. Neben der Überwachung von Reinigungsprozessen leistet »PuriCheck« auch bei der Sauberkeitsanalyse von Bauteilen gute Dienste: Da die einzelnen Arbeitsschritte nicht mehr manuell durchgeführt werden müssen, sondern automatisiert ablaufen, lässt sich damit der Stichprobenumfang deutlich erhöhen.

Optische Flüssigkeitspartikelzähler gibt es zwar schon länger am Markt – doch was unter Laborbedingungen bestens funktioniert, ist dem rauen Produktionsalltag bislang nicht gewachsen. »Die derzeit verfügbaren Systeme reagieren sehr empfindlich auf Luftblasen oder Öltröpfchen im Wasser. Das kann das Messergebnis signifikant verfälschen«, so Rochowicz. Bei der Lösung des IPA können Luftblasen oder Öltröfchen das Analysesieb einfach passieren und werden somit von der Kamera nicht fälschlicherweise als Partikel erfasst.

Das Funktionsprinzip von »PuriCheck« hat sich schon in mehreren Pilotanwendungen bewährt. Für den Schritt zum marktreifen Produkt holten die Forscher die Firma Nägele Mechanik mit ins Boot – ein mittelständisches Unternehmen mit langjähriger Projekterfahrung bei Partikelfragestellungen. Die finalen Entwicklungen konzentrierten sich vorwiegend darauf, das System in punkto Benutzerfreundlichkeit und Robustheit zu optimieren. So bauten die Projektpartner etwa einen einfach zu bedienenden Mechanismus ein, mit dem sich das Analysesieb von den abgeschiedenen Partikeln freispülen lässt. Das verhindert eine Überladung oder Verstopfung und sorgt für eine reibungslose Messung während des gesamten Reinigungsprozesses. Das einsatzreife System präsentieren die Projektpartner auf der parts2clean am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik in Halle 6, Stand 6214/6313.

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Blick in das Analysesieb: Das Sensorsystem »PuriCheck« lässt sich direkt an alle handelsüblichen Reinigungsanlagen anschließen.
© Fraunhofer IPA