Präzisionsoptik nicht nur schnell reinigen

Der in der optischen und optoelektronischen Industrie weltweit tätige Technologiekonzern Zeiss entwickelt, produziert und vertreibt Messtechnik, Mik­roskope, Medizintechnik, Brillengläser, Foto- und Filmobjektive, Ferngläser und Halbleiterfertigungs-Equipment. Der Standort Jena, an dem das Unternehmen 1846 gegründet wurde, ist Sitz der zentralen Servicegesellschaft für Produktionsleistungen der Gruppe. Dazu gehört unter anderem die Optikfertigung. Hier entstehen aus weit über 100 verschiedenen Glassorten mehr als 1000 unterschiedliche Rund- und Planoptikkomponenten für die vielfältigen Produkte der Unternehmensgruppe.

 

In der Anlage werden mehr als 1000 unterschiedliche Rund- und Planoptikkomponenten aus weit über 100 verschiedenen Glassorten gereinigt. Um den geforderten, hohen Durchsatz zu bewältigen, verfügt die Ultraschall-Reinigungsanlage über drei Transportautomaten. (Bilder: UCM/Zeiss)	Die Auswahl des teilespezifischen Reinigungsprogramms kann mittels Barcode oder manuell erfolgen.

 

Reinigung – ein produktionskritischer Prozess

Das Nadelöhr im Produktionsprozess ist vor allem in der Kernfertigung, also in dem Bereich, in dem die Geometrie der Optikteile erzeugt wird, die Reinigung. «Je nach optischem Bauteil sind hier mehrere Reinigungsschritte erforderlich, so dass ein sehr hoher Durchsatz zu bewältigen ist. Um diesen sicherzustellen und um den umwelttechnischen Zielen von Zeiss auch in Zukunft gerecht zu werden, haben wir unsere über 20 Jahre alte Reinigungsanlage vor einiger Zeit ersetzt», berichtet Heinz Ackermann, der zusammen mit seinem Kollegen Benjamin Wagner für die Implementierung einer neuen Ultraschall-Reinigungs- und Wasseraufbereitungsanlage verantwortlich war.

Den Zuschlag dafür erhielt die UCM AG, ein Unternehmen der SBS Ecoclean Gruppe, von der bereits mehrere Ultraschall-Reinigungsanlagen in der Carl Zeiss Jena GmbH im Einsatz sind. Ausschlaggebend waren die guten Erfahrungen mit diesen Reinigungssystemen, die teilweise seit über 15 Jahren betrieben werden. Für die Wasseraufbereitungsanlage zeichnete die Enviro Falk GmbH verantwortlich.

 

Die Automaten übernehmen den Transport und das Umsetzen der Reinigungsgestelle in jeweils einem definierten Bereich. Die softwaretechnische Umsetzung der Programme stellte dadurch eine Herausforderung dar.	Die Möglichkeit, bis zu drei Warenträger in einem Transportgestell zu platzieren, trägt ebenfalls zum hohen Durchsatz bei.

Hohe Anforderungen an Durchsatz und Reinigungsergebnis

Die neue Ultraschall-Reinigungsanlage sollte wieder Kombiprozesse mit Lösemittel- und wässrigen Schritten ermöglichen. Je nach Fertigungsschritt und Optikteil sind dabei unterschiedliche Sauberkeitsanforderungen zu erfüllen. Das Reinigungsergebnis sollte sowohl kontroll- als auch beschichtungsreif sein. «Dass dies so ist, wurde im laufenden Prozess nachgewiesen. Damit konnte der gesamte Reinigungsprozess in der Fertigung redundant abgesichert werden», merkt Benjamin Wagner an.

Eine weitere Herausforderung stellten die teilweise sehr säureempfindlichen Gläser dar, aus denen die optischen Bauelemente hergestellt werden. Diese Gläser reagieren unterschiedlich stark auf die im wässrigen Bereich eingesetzten Reinigungs- und Spülmedien. «Wir haben dazu viele Versuche gemacht, in denen wir die Gläser den Tensidmedien und verschiedenen Wasserqualitäten beispielsweise einem VE-, Osmose- oder Mischwasser aussetzten. Anschliessend kontrollierten wir unter 200-facher Vergrösserung, ob es zu Oberflächendefekten kam beziehungsweise welcher Abtrag entstanden ist», ergänzt Heinz Ackermann. Die Ergebnisse flossen in die Konzeption der Reinigungs- und Wasseraufbereitungsanlage ein.

 

In den Tauchspritzspülen werden die Präzisionsoptiken beim Herausfahren abgespritzt, was den Spüleffekt verbessert.	Das Bediendisplay informiert übersichtlich über den Anlagenstatus.

 

 

Bedarfsgerecht angepasstes, flexibles Anlagenkonzept

Das vollständig gekapselte Reinigungssystem enthält insgesamt zwölf Stationen. In den ersten vier Becken nach der Beladestation kann mit Lösemittel und in den folgenden vier mit wässrigen Medien gereinigt werden. Daran schliessen sich ein Tauchspülbad, zwei Tauchspritzspülen mit jeweils einem Lift sowie eine Feinspüle mit Liftout-Funktion an, in denen unterschiedliche Wasserqualitäten eingesetzt werden können. Alle zwölf Becken für die nasschemische Behandlung der optischen Komponenten sind mit Ultraschall ausgestattet, wobei in den beiden letzten Reinigungs- und im ersten Spülbecken jeweils mit zwei Frequenzen gearbeitet wird, die teilweise überlappend eingesetzt werden.

Die Trocknung erfolgt mit Infrarottrocknern. Diese durchlaufen die Teile auf angetriebenen Transportbändern und werden anschliessend an Entladestationen übergeben. Im Bereich des letzten Spülbeckens und der Trocknung verfügt die Anlage über Reinraumfilter mit Laminarflow. Dies verhindert eine Rückkontamination der Teile durch in der Luft schwebende Partikel.

Um den hohen, vorgegebenen Durchsatz mit 10‘000 bis 18‘000 zu reinigenden Teilen in zwei Schichten pro Tag zu bewältigen, ist die Anlage mit drei Transportautomaten ausgestattet. Sie übernehmen den Transport und das Umsetzen der Reinigungsgestelle von der Beladestation bis zur letzten Spüle in einem jeweils definierten Bereich.

 

Komplexe Reinigungsprozesse softwaretechnisch umgesetzt

Je nach Verwendungszweck liegen die Abmessungen der Optikbauteile zwischen 1 und 320 mm. Sie werden für die Reinigung in der Geometrie entsprechend gestaltete Warenträger platziert, von denen sich bis zu drei übereinander in das Reinigungsgestell einsetzen lassen.

Angepasst an den jeweiligen Fertigungsschritt und an die optischen Komponenten sind aktuell über 20 teilespezifische Reinigungsprogramme in der Anlagensteuerung hinterlegt. Diese werden manuell oder mit einem Barcode angesteuert. Darin ist unter anderem festgelegt, welche Reinigungs- und Spülbäder angefahren werden, wie lange die Teile in den einzelnen Stationen verweilen sowie die Leistung und Frequenz des Ultraschalls. «Die softwaretechnische Umsetzung der Programme mit den drei Transportautomaten war keine leichte Aufgabe für UCM», erinnert sich Benjamin Wagner. «Denn einerseits muss alles so schnell erfolgen, dass der Durchsatz gewährleistet ist. Gleichzeitig war sicherzustellen, dass es auch bei Programmen, bei denen vor- und zurückgefahren wird oder Becken übersprungen werden, kein Zeitverlust entsteht. Andererseits sind die vorgegebenen Verweilzeiten in den wässrigen Reinigungs- und Spülbecken sehr genau einzuhalten, bei den säureempfindlichen Gläsern sind dies minimal 15 s.»

Damit in jedem Spülbecken immer die entsprechende Wasserqualität zur Verfügung steht, ist das kundenseitige Wasseraufbereitungssystem ebenfalls softwaretechnisch in die Steuerung der Reinigungsanlage eingebunden. «UCM und Enviro Falk haben dafür optimal zusammengearbeitet. Dies hat sicher auch dazu beigetragen, dass wir heute eine Reinigungsanlage haben, mit der wir bei allen optischen Komponenten sehr gute Ergebnisse erzielen und die als Pilotlösung innerhalb der Unternehmensgruppe gilt», bemerkt Heinz Ackermann abschliessend.

 

In Kürze Die SBS Ecoclean Group (vormals Dürr Ecoclean) entwickelt, produziert und vertreibt zukunftsorientierte Anlagen, Systeme und Services für die industrielle Bauteilreinigung und Oberflächenbearbeitung. Diese Lösungen, die weltweit führend sind, unterstützen Unternehmen rund um den Globus dabei, in hoher Qualität effizient und nachhaltig zu produzieren. Die Kunden kommen aus der Automobil- und Zulieferindustrie sowie dem breit gefächerten industriellen Markt: von der Medizin-, Mikro- und Feinwerktechnik über den Maschinenbau und die optische Industrie bis zur Energietechnik und Luftfahrtindustrie. Der Erfolg von Ecoclean basiert auf Innovation, Spitzentechnik, Nachhaltigkeit, Kundennähe, Vielfalt und Respekt. Die Unternehmensgruppe ist mit zwölf Standorten weltweit in neun Ländern vertreten und beschäftigt rund 900 Mitarbeiter.

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