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23 novembre 2013 | Oberflächen POLYSURFACES 04/2013 | Nettoyage

Höchste Reinheit für Hightech-Sensorik

Un fabricant leader dans la métrologie haut de gamme a mis en œuvre un concept de nettoyage totalement nouveau. Il comprend, entre autres, deux installations à ultrasons pour le nettoyage de précision des composants de détecteurs et d’éléments de mesure. Grâce à l’énorme progression de la qualité du nettoyage et à l’accroissement de la capacité, l’investissement est déjà amorti en moins de trois ans.
Die Produkte des Messtechnik-Unternehmens kommen in verschiedenen Branchen im Hightech-Bereich zum Einsatz. Damit die Sensoren die kompromisslosen Qualitätsanforderungen des Herstellers erfüllen, bestehen extrem hohe Ansprüche an die eingesetzten Fertigungstechniken. Dazu zählt beispielsweise die Partikelfreiheit von wichtigen Komponenten. Verschiedene Bauteile werden beschichtet oder gesputtert. Das Ergebnis hängt dabei entscheidend von der Reinigung ab. Der Hersteller sah in diesem Bereich Optimierungspotenzial, was in einem neuen Reinigungskonzept mündete. Bestandteil davon sind unter anderem zwei Ultraschallanlagen für die Feinstreinigung.
 
Um die geforderte Reinheit zu erzielen, ist die vollständig gekapselte Anlage mit zehn Reinigungs- und Spülbecken ausgestattet. Der Reinigungsprozess läuft vollautomatisch ab.
 

Unterschiedlichste Werkstoffe und Verschmutzungen
Die Auswahl der Ultraschall-Reinigungssysteme erfolgte auf Basis eines sehr detailliert ausgearbeiteten Pflichtenhefts. Dass sich die UCM AG, ein Unternehmen der Dürr Ecoclean-Gruppe, gegen fünf Wettbewerber durchsetzte, lag am Anlagenkonzept. Es überzeugte einerseits bei den wichtigen Kriterien wie Reinigungsqualität und Ausführungsqualität der Anlagen. Andererseits spielte die Modularität der Ultraschalleinheiten eine Rolle, die grundsätzlich nach einigen Jahren ersetzt werden müssen. Dies lässt sich bei der Lösung von UCM innerhalb von nur 20 min erledigen.
Gereinigt werden alle Teile, die in den Sensoren und Messelementen verbaut werden – unabhängig davon, ob sie aus Metallen, keramischen Werkstoffen oder technischen Kunststoffen bestehen. Aus diesen drei Werkstoffgruppen sind über 65 verschiedene Materialien im Einsatz. Die Werkstoffvielfalt ist auch der Grund, weshalb zwei identische, aber mit unterschiedlichen wässrigen Medien betriebene Anlagen für die Feinstreinigung erforderlich sind. In einer Anlage werden alle keramischen Teile gereinigt, während die zweite für Metall- und Kunststoffkomponenten zum Einsatz kommt.
Die verschiedenen Teile können bis zu 50 unterschiedliche Verschmutzungen aufweisen. Diese zahlreichen Verunreinigen mit wenigen Reinigungsprozessen und nur zwei Reinigungsmedien abzudecken, stellte für den verantwortlichen Abteilungsleiter beim Messtechnik-Unternehmen eine Herausforderung dar. Um sie zu meistern, wurde die gesamte Prozesskette und nicht nur die Reinigung unter die Lupe genommen.
 
In den beiden Anlagen werden Teile aus Metallen, keramischen Werkstoffen und technischen Kunststoffen gereinigt. Sie können bis zu 50 verschiedene Verunreinigungen aufweisen.

 

Bedarfsgerechte Reinheit sichergestellt
Die Ultraschall-Reinigungsanlagen verfügen über zehn Tauchbecken mit Abmessungen von 300 x 450 x 370 mm. Alle sind mit Ultraschalleinheiten ausgestattet. Die ersten beiden Becken sind für Reinigungsstufen ausgelegt, es folgen zwei Spülphasen, denen sich eine dritte Reinigungsstufe anschliesst. Nach zwei weiteren Spülbecken sorgen drei Spülstufen mit VE-Wasser dafür, dass die Teile keinerlei Reste von Verunreinigen sowie keine Flecken mehr aufweisen. Einen Beitrag dazu leistet auch der von UCM für Aufgaben in der Feinstreinigung entwickelte Vierseitenüberlauf, den alle Becken aufweisen. Neben einer intensiven und gleichmässigen Behandlung der Teile, verhindert er die Rückkontamination der Teile beim Herausnehmen sowie die Bildung von Schmutznestern in den Becken zuverlässig. Denn das Reinigungs- beziehungsweise Spülmedium wird in allen Becken von unten eingebracht, nach oben transportiert und läuft dann an allen Seiten über. Abgereinigte Rückstände und Partikel werden dadurch sofort aus den Becken ausgetragen.
Die Qualität der Reinigungs- und Spülbäder wird durch Sensoren permanent überwacht. Zudem ermöglicht eine spezielle Schnittstelle zwischen den Reinigungssystemen und der Reinstwasseranlage über einen Profinet-Datenbus einen umfangreichen Datenaustausch. Dadurch stehen dem Anlagenbetreiber bei einer allfälligen Störung in der Reinstwasseranlage präzise Informationen zur Art der Störung zur Verfügung. Eine weitere Besonderheit sind die um rund 5° und zum Ablauf hin geneigten Wannenböden, durch die sich die Becken einfach vollständig entleeren und reinigen lassen.
Die vollständig gekapselten Anlagen verfügen im Bereich der letzten drei Spülbecken sowie der Trocknung über Reinraumfilter mit Laminarflow. Dies verhindert eine Rückkontamination der Teile durch in der Luft schwebende Partikel. Unterstützt wird dieser Prozess durch eine Wannenabsaugung nach dem Push-Pull-Prinzip: Entstehende Dämpfe werden dabei in Richtung der gegenüberliegenden Absaugung geblasen und von dieser Seite zusätzlich angesaugt.
 
Durch die Vakuumtrocknung kommen auch Teile mit sehr komplexer Geometrie oder feinsten Bohrungen innerhalb der kurzen Taktzeit vollständig trocken aus der Anlage.

 

Vollautomatisch zu maximalem Durchsatz
Die Reinigung erfolgt je nach Art der Teile als Schüttgut oder gesetzte Ware. Jede Charge wird von einem Mitarbeiter mit einem Barcode bestückt und auf dem Beladeband abgestellt. Von da an läuft der Prozess vollautomatisch ab. Das entsprechende teilespezifische Reinigungsprogramm wird anhand des Barcodes gewählt. In einer Anlage sind acht und in der anderen zehn Programme in der Steuerung hinterlegt. Dabei hat UCM auch Sonderfunktionalitäten wie beispielsweise die flexible Reihenfolge realisiert.
Um den Anforderungen an die Durchsatzleistung von sechs Chargen pro Stunde gerecht zu werden, verfügen die Anlagen über jeweils zwei Transportautomaten. Der erste befördert die Chargen bis zur Mitte der Anlage und fährt zurück, um die nächste Teileladung zu holen, während der zweite für den Teiletransport bis nach der Trocknung zuständig ist.
Die Trocknung der Teile erfolgt zunächst durch einen Warmlufttrockner mit regelbarer Lüfterdrehzahl. Der anpassbare Luftstrom verhindert, dass sehr leichte Teile weggeblasen werden. Durch die anschliessende Vakuumtrocknung ist gewährleistet, dass auch Teile mit sehr komplexer Geometrie oder feinsten Bohrungen innerhalb der kurzen Taktzeit vollständig trocken aus der Anlage kommen.
 
Fazit
Mit den neuen Feinstreinigungsanlagen erzielt der Anwender nicht nur eine deutlich bessere Reinigungsqualität. Die intensive Beratung durch UCM und interne Tests eröffneten darüber hinaus weiteres Optimierungspotenzial, durch das sich die Amortisierungszeit der Anlagen um 25% verringert.

 
 
UCM AG
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