nach oben
Meine Merkliste
Ihre Merklisteneinträge speichern
Wenn Sie weitere Inhalte zu Ihrer Merkliste hinzufügen möchten, melden Sie sich bitte an. Wenn Sie noch kein Benutzerkonto haben, registrieren Sie sich bitte im Hanser Kundencenter.

» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.
Ihre Merklisten
Wenn Sie Ihre Merklisten bei Ihrem nächsten Besuch wieder verwenden möchten, melden Sie sich bitte an oder registrieren Sie sich im Hanser Kundencenter.
» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.

« Zurück

Ihre Vorteile im Überblick

  • Ein Login für alle Hanser Fachportale
  • Individuelle Startseite und damit schneller Zugriff auf bevorzugte Inhalte
  • Exklusiver Zugriff auf ausgewählte Inhalte
  • Persönliche Merklisten über alle Hanser Fachportale
  • Zentrale Verwaltung Ihrer persönlichen Daten und Newsletter-Abonnements

Jetzt registrieren
Merken Gemerkt
30.09.2013

Sauberkeitskontrolle nach VDA 19

Prozesskette unter die Lupe nehmen

Für eine effiziente Reinigung müssen die Bauteile von allen Seiten gut für das Medium und die Waschmechanik zugänglich sein.
(Foto: LK-Mechanik)

Auch wenn sie noch so klein sind, an der falschen Stelle können Partikel Schäden und Systemausfälle verursachen. Die „Technische Sauberkeit“ ist daher ein Qualitätskriterium, speziell wenn es um Teile für die Automobilindustrie, die Feinmechanik und Hydraulik geht. In der Automobilindustrie zählt das fortschreitende Downsizing der Motoren zu den Treibern für deutlich sauberere Teile, insbesondere in den Funktionsbereichen Kraftstoffzufuhr, Druckölraum, druckloser Ölraum sowie Wasserraum. Um die Vorgaben zu erfüllen und zu dokumentieren, sind zum Teil hohe Investitionen in Technik für die industrielle Teilereinigung erforderlich. Doch moderne Reinigungstechnik allein ist kein Granat für bedarfsgerecht saubere Teile.

Sauberkeit beginnt eigentlich bei der Bauteilkonstruktion. Hier werden die Geometrie und die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses wie beispielsweise Drehen, Fräsen, Fügen und Beschichten festgelegt. Die reinigungsgerechte Gestaltung spielt dabei meist jedoch keine Rolle. Häufig weisen Bauteile dadurch Ecken, Kanten oder Bohrungen auf, aus denen Partikel und Bearbeitungsrückstände nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand zu entfernen sind. Die Oberflächenbeschaffenheit der Teile beeinflusst deren Reinigbarkeit ebenfalls. An einer glatten Oberfläche bleibt einfach weniger Schmutz hängen als an einer rauen oder porösen.

Verunreinigungen in der Fertigung minimieren

Vollautomatische Inline-Sauberkeitsprüfung nach VDA 19. Das Ergebnis wird im System gespeichert und kann über den integrierten Drucker ausgegeben werden. (Foto: Dürr Ecoclean)

Der für die Einhaltung vorgegebener Restschmutzwerte erforderliche Reinigungsaufwand wird auch durch die Fertigung entscheidend beeinflusst. Je weniger Partikel, Öl, Fett, Kühlschmiermittel und andere Verunreinigungen an den Teilen haften, desto schneller und einfacher wird das geforderte Sauberkeitsergebnis erreicht. Bei mehrstufigen Bearbeitungsprozessen verhindern Zwischenreinigungsschritte eine Schmutzanreicherung, Medienvermischung oder ein Antrocknen, was zu Problemen bei der Reinigung führen kann. In spanenden Prozessen lassen sich beispielsweise schwer zu entfernende Klemmspäne, die häufig aufgrund nicht mehr ausreichend scharfer Werkzeuge entstehen, durch einen rechtzeitigen Werkzeugwechsel vermeiden. Werkzeugwartung und -instandhaltung sind daher auch reinigungs- beziehungsweise sauberkeitsrelevante Themen. Weitere Aspekte sind die Vorschubgeschwindigkeiten und Werkzeuggeometrie. Eine Aufbereitung/Filtrierung des Bearbeitungsmediums verhindert, dass bereits abgespülter Schmutz wieder auf die Bauteile gelangt. Ein separater Spülschritt mit dem Werkzeug in der Bearbeitungsmaschine kann ebenfalls dazu beitragen, die Partikelmenge zu verringern.

Ein optimaler Reinigungsprozess

Moderne Reinigungssysteme sind in der Lage, auch sehr hohe Anforderungen an die Bauteilsauberkeit zu erfüllen, vorausgesetzt, der Reinigungsprozess wurde optimal auf die abzureinigende Verschmutzung, die Bauteilgeometrie, den Werkstoff und die zu erzielende Sauberkeitsspezifikation abgestimmt.

Ein Messsystem für die Partikelüberwachung in Bauteilen und Fertigungsprozessen wird zur Marktreife entwickelt. (Foto: Fraunhofer IPA)

Neben Verfahrenstechnik und Medium werden Ergebnis und Wirtschaftlichkeit des Reinigungsprozesses stark durch das Behältnis beeinflusst. Dabei geht es in erster Linie um zwei Fragen: Sind die Teile im Behältnis von allen Seiten gut für das Medium und die Waschmechanik zugänglich? Lässt sich das Bauteil so im Behältnis positionieren, dass kritische Bereiche gezielt behandelt werden können? Ein weiterer Gesichtspunkt für einen effizienten Reinigungsprozess ist der Austrag der gelösten Verschmutzungen aus dem Reinigungsbad, damit sie sich nicht wieder auf den Bauteilen absetzen. Um einen kontinuierlichen Partikelaustrag zu gewährleisten, ist eine gut funktionierende und auf die Partikelgröße abgestimmte Filtration erforderlich.

Kontrolle der Reinigungs- und Spülbäder

Die Überwachung der Schmutzbelastung in den Reinigungs- und Spülbädern spielt bei der bedarfsgerechten und wirtschaftlichen Erfüllung von Sauberkeitsvorgaben ebenfalls eine wichtige Rolle. Für wässrige Reinigungsbäder stehen Messsysteme zur Verfügung, die partikuläre sowie flüssige Verunreinigungen erfassen und dokumentieren sowie einen erforderlichen Badwechsel zuverlässig anzeigen. Auch die zusätzliche, separate Messung und Dokumentation der Konzentration der Reinigerkomponenten Builder und Tensid ist möglich. Weitere, für den Prozess relevante Parameter wie beispielsweise Druck, Temperatur, pH- und Leitwert können ebenfalls integriert werden, um ein vollständiges Prozessabbild darzustellen.

Bei der Reinigung mit Lösemitteln bilden sich durch eingeschleppte Öle und Emulsionen im Destillationsprozess im Laufe der Zeit freie Säuren. Diese setzen nicht nur die Reinigungsqualität und Standzeit der Medien herab, es kann auch zu einer Korrosionsbildung an den gereinigten Teilen und der Anlage kommen. Für eine regelmäßige Kontrolle von chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) und teilweise auch von modifizierten Alkoholen stehen Testsets zur Verfügung.

Partikuläre Sauberkeit kontrollieren und dokumentieren

Auf Basis der Messung der absoluten Schallgeschwindigkeit und der Prozesstemperatur lässt sich die Reinigerkonzentration kontinuierlich berechnen und überwachen. (Foto: SensoTech)

Die Kontrolle der partikulären Sauberkeit bei Teilen für die Automobilindustrie erfolgt seit 2005 entsprechend der VDA Band 19, Teil 1 („Prüfung der technischen Sauberkeit – Partikelverunreinigung funktionsrelevanter Automobilteile“) beziehungsweise des internationalen Pendants ISO 16232, Band 1 bis 10 („Road vehicles – Cleanliness of components of fluid circuits”). Ziel der Richtlinien ist, durch klar und eindeutig beschriebene Wege und Verfahren zur Gewinnung und Analyse von partikulären Verschmutzungen aus der Fertigung und Umgebung die technische Sauberkeit eines Bauteils objektiv beurteilen und vergleichen zu können. Darauf basiert auch das Interesse anderer Branchen wie beispielsweise der Medizin- und Feinwerktechnik sowie der Hydraulikindustrie an diesem Standardwerk.
Ein wesentliches Kriterium der VDA 19 ist, dass der geforderte Sauberkeitswert immer mit einer Prüfspezifikation verknüpft ist. Diese enthält unmissverständliche Angaben über die Prüfreinigungsparameter und die Partikelmesstechnik. Festgelegt ist außerdem, dass die Parameter der Prüfreinigung für den betrachteten Bauteiltyp in Form so genannter Abklingmessungen ausgetestet und optimiert werden, um eine möglichst vollständige Abreinigung vorhandener Partikel zu erreichen ohne die Bauteilsubstanz anzugreifen.
Da der Nachweis von Partikeln bei einem Großteil der Werkstücke geometriebedingt nicht direkt auf der Produktoberfläche erfolgen kann, ist ein Reinigungsschritt erforderlich, in dem die Partikel in ein flüssiges Medium überführt werden. Die Extraktion, also das Ablösen der Partikel vom Bauteil, kann durch unterschiedliche flüssige Methoden erfolgen: Spritzen, Ultraschall, Spülen und Schütteln, wobei das Extraktionsverfahren nicht vorgegeben ist. Diese Freiheit stellt noch eines der großen Probleme bei der Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Bauteilsauberkeitsanalysen dar. In der revidierten VDA 19, die derzeit in Bearbeitung ist, soll daher eine Entscheidungsmatrix enthalten sein, die es dem Anwender ermöglicht, das für seine Prüfaufgabe geeignete Extraktionsverfahren auszuwählen.

Auswertung der Proben

Zur Auswertung der Proben kommen verschiedene Verfahren mit unterschiedlicher Aussagekraft zum Einsatz. Dies sind Gravimetrie Mikroskopie, automatisierte Mikroskopie mit Bildverarbeitung ung Rasterelektronenmikroskopie. Letztere gibt Aufschluss über Herkunft und Schädigungspotenzial der Partikel und erlaubt auch die Untersuchung kleinster Partikel. Noch genauere Informationen liefern Mikro-Tomografen, mit denen sich die Schmutzteilchen auch dreidimensional vermessen lassen. Dabei handelt es sich um sehr präzise aber auch langwierige, teure und zeitverzögerte Laboranalysen.
Ein Thema bei der Überarbeitung der VDA 19 sind auch die strengen Sauberkeitsvorgaben, sowohl von der Formulierung als auch von der Reaktion auf Überschreitungen. Hier hat ein Umdenken stattgefunden. Statt wenig konstruktiver Diskussionen um das „letzte µ“, wird künftig das Verständnis und die Kontrolle des Sauberkeitszustands der Prozesse und Prozessketten mehr ins Blickfeld rücken. Dies macht neue, schnelle und kostengünstige Partikelüberwachungssysteme erforderlich. Entsprechende Lösungen sind teilweise bereits verfügbar beziehungsweise in der Entwicklung.

Filmischen Restschmutz aufspüren

Für die Kontrolle gereinigter Bauteile und Oberflächen auf filmischen Restschmutz wie etwa Fett- und Ölrückstände, Fingerabdrücke oder Konservierungsmittel, der die Qualität nachfolgender Beschichtungen, Lackierungen, Verklebungen, Härte- und Schweißprozesse beeinträchtigt, stehen unterschiedliche Prüfverfahren zur Verfügung. Das Spektrum reicht von Testtinten bis hin zu mobilen und inlinefähigen Prüfmethoden, die auch die Dokumentation der ermittelten Werte ermöglichen.

Rückkontaminationen vermeiden

Die Sauberkeit der Bauteile wird vom gesamten Fertigungsprozess beeinflusst. (Foto: LPW)

Erfüllen die Werkstücke nach dem Fertigungsprozess die vorgegebene Sauberkeitsspezifikation, gilt es diese in den nachfolgenden Schritten wie Transport, Kontrolle und Lagerung sowie Verpackung zu erhalten. Um Partikelverschmutzungen aus der Umgebung zu vermeiden, kann es erforderlich sein, die folgenden Schritte in einem von der Fertigung abgegrenzten Bereich durchzuführen und das Personal mit entsprechender Kleidung und Handschuhen auszustatten. Zum Schutz gereinigter Bauteile vor Korrosion werden so genannte VCI-Verpackungen (Volatile Corrosion Inhibitor) angeboten. Es handelt sich dabei um Verpackungsmaterialien, die innerhalb der Verpackung eine korrosionsgeschützte Atmosphäre bilden und gleichzeitig Schutz vor Schmutz von außen bieten.

Redaktion QZ
qz <AT> hanser.de

Doris Schulz

Hilfe

Haben Sie Fragen zur Onlinekennung und der freien Verfügbarkeit von Online-Fachbeiträgen, dann wenden Sie sich bitte per E-Mail an:
abo-service@hanser.de