Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik – parts2clean 2016

31. August 2016

Seit der Gründung der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik streben die Mitgliedsinstitute nach »sauberer Leistung« bei der industriellen Bauteil- und Oberflächenreinigung in der Produktion. Die Kompetenzen der einzelnen Fraunhofer-Institute decken dabei die gesamte Prozesskette der Reinigungstechnik sowie die vor- und nachgelagerten Prozessschritte ab. Dadurch bietet die Allianz umfassende Beratungs- sowie individuelle Forschungs- und Entwicklungsunterstützung von der Analytik bis zur Anlagentechnik an.

Die Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik präsentiert auf der parts2clean 2016 vom 31. Mai - 02. Juni 2016 in Stuttgart innovative Konzepte, Technologien und Prüfverfahren für die fertigungsintegrierte Reinigung und Analyse von Bauteilen. Ziel ist es, die Akzeptanz der Reinigung als sinnvollen Bestandteil der Wertschöpfungskette zu erhöhen. Die Vorgehensweise gliedert sich dabei in drei Phasen: 

  1. Die Reinigung vermeiden, wo es möglich ist.
  2. Den Reinigungsbedarf durch Optimierung der Prozessabläufe vermindern.
  3. Die Reinigungsvorgänge automatisieren, wo es wirtschaftlich sinnvoll ist.

Reinigungsgerechte Konstruktion mittels CFD-Simulation

Die Produktenwicklung von sauberkeitsrelevanten Bauteilen und Baugruppen erfordert die Entwicklung und Optimierung einer reinigungsgerechten Konstruktion. Aktuell gibt  es bereits eine Vielzahl von Anforderungen, wie Festigkeits- und Funktionsnachweise, sowie die fertigungsgerechte Gestaltung. Jedoch ist beispielsweise die Überprüfung der für eine nasschemische Reinigung relevanten Strömungseigenschaften eines Bauteils so komplex, dass sie ohne Simulation kaum bewerkstelligt werden kann. Auch die unzureichende Berücksichtigung der grundsätzlichen Reinigbarkeit eines Bauteils, die zu einem deutlichen reinigungstechnischen Mehraufwand und somit hohen Kosten führen kann, kann durch eine reinigungsgerechte Konstruktion sowie die simulationsgestützte Überprüfung der gewählten Produkt- sowie Prozesskenngrößen wie Material, Geometrie und Reinigungsmedium vermieden werden.

Das Fraunhofer IPK nutzt unter anderem die Numerische Strömungssimulation (CFD-Simulationen) um Strömungseigenschaften bei der Reinigung von Bauteilen zu untersuchen. So können frühzeitig konstruktive Maßnahmen auf Seiten des Bauteils- sowie des Reinigungsprozesses ergriffen und reinigungstechnische Aufwände effektiv reduziert werden.

Reinigungsvermeidung durch Hochdruck CO2-Strahlen

Das Fraunhofer IPK präsentiert auf der parts2clean 2016 Exponate aus dem Bereich des Hochdruckstrahlspanens mit Kohlendioxid CO2. Das Verfahren kombiniert die Stärken des Wasserhochdruckstrahlens und der CO2-Strahlverfahren zu einer neuen und 

leistungsfähigen Fertigungstechnologie. Das Hochdruck CO2-Strahlen gewährleistet ein immer scharfes Werkzeug, einen kontinuierlichen Späne-Abtransport, eine geringe thermische Bauteil-Belastung sowie eine trockene und rückstandsfreie Bearbeitung. Durch die vollständige Sublimation des Schneidmediums entfallen die nicht wertschöpfenden Teilprozesse wie Reinigung, Trocknung oder Medienaufbereitung soweit, dass das Hochdruck CO2-Spanen direkt in Werkzeugmaschinen oder dezentral in Prozessketten integriert werden kann.

Am Fraunhofer IPK ist ein Prototyp zum CO2-Hochdruckstrahlen mit einem Arbeitsdruck von bis zu 3.000 bar erfolgreich im Einsatz. Langfristig soll das CO2-Hochdruckstrahlen für das Strahlspanen unterschiedlichster Materialien qualifiziert werden.

Effiziente robotergestützte Fertigungstechnologien

Die Fraunhofer-Allianz legte mit dem Thema Entgraten im letzten Jahr einen neuen Themenschwerpunkt auf der parts2clean. Darüber hinaus gewinnt die reinigungs-gerechte Fertigung von Werkstücken zunehmend an Bedeutung. So ist der bewusste Verzicht auf Kühlschmierstoffe in der robotergestützten Trockenbearbeitung ein wesentliches Mittel zur Reduktion reinigungstechnischer Aufwände und Einsparung kostenintensiver Prozessmedien.

Durch den Einsatz von Kraft-Momenten-Sensorik wird dem Industrieroboter eine „fühlende“ Fähigkeit verliehen. Hierdurch wird dem Roboter eine übergeordnete Intelligenz verschafft, die es ihm ermöglicht, aktiv auf unvorhersehbare Prozessrandbedingungen, wie unterschiedlich ausgebildete Gratfahnen, zu reagieren. Durch die Kombination von robuster Kinematik und intelligenter Steuerung wird eine flexibel einsetzbare Fertigungseinrichtung geschaffen, die eine Vielzahl konventioneller Bearbeitungsprozesse hochgenau durchführen kann. Das Fraunhofer IPK präsentiert auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik erfolgreich erprobte Bearbeitungs-

strategien an unterschiedlichen Werkstoffen, Materialien und Geometrien der robotergeführten Trockenbearbeitung und Entgrattechnologie.

Neuer Industrieverbund Adhäsive Sauberkeit – AdhäSa

Bei allen Fertigungsschritten ist eine gute Benetzbarkeit bzw. hinreichendes Haftverhalten prozess- und qualitätsentscheidend. Bereits geringste Mengen filmisch / chemischer Rückstände können hier empfindlich stören. Häufig werden die Bauteile, die davon betroffen sind, nicht dort hergestellt, wo der Füge-, Klebe- oder Beschichtungsprozess stattfindet, sondern sind zugekauft. Dabei besteht in der Regel der Wunsch, den Fertigungsablauf so zu gestalten, dass die Teile idealerweise schon beim Lieferanten auf das notwendige Maß an filmisch/chemischer Sauberkeit gereinigt werden sollen, durch einen geeigneten Logistikprozess vor Rückverschmutzung geschützt werden und bei Kunden ohne weitere Reinigungsschritte direkt verbaut werden können. Dazu muss die filmisch /chemische Sauberkeit als Qualitätsmerkmal spezifiziert werden und möglichst fertigungsnah geprüft werden können. Aktuell sind diese Bauteilspezifikationen jedoch nicht ausreichend mess- und quantifizierbar.

Daher haben sich rund 30 Firmen der deutschen Automobil- und Zulieferindustrie mit dem Fraunhofer IPA im Industrieverbund Adhäsive Sauberkeit oder kurz AdhäSa zusammengeschlossen, um einen Leitfaden zur Prüfung und Beherrschung von filmisch / chemischen Verunreinigungen für die Automobilbranche zu entwickeln. Der Industrieverbund, der in enger Abstimmung mit dem Fachverband für industrielle Teilereinigung FIT steht, wird Ende des zweiten Quartals 2016 seine Arbeit beginnen.

Fragen zur Industriellen Reinigungstechnik? 

Die Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik steht Ihnen als kompetenter Ansprechpartner zur Seite und unterstützt Sie mit branchen-, anwendungs- und verfahrensneutralem Fachwissen. Besuchen Sie uns auf der diesjährigen parts2clean am Stand B41 in Halle 7 und profitieren Sie von unserem Beratungsangebot zu unterschiedlichen Fragestellungen der industriellen Reinigungstechnik.

Die Medieninfo steht Ihnen auch als Download zur Verfügung (PDF, 474 KB). 

 

Über das Fraunhofer IPK

Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK betreibt ange­wandte Forschung und Entwicklung für die gesamte Bandbreite industrieller Aufgaben – von der Produktentwicklung über den Produktionsprozess und die Wiederverwertung von ­Produkten bis hin zu Gestaltung und Management von Fabrikbetrieben. Zudem legt das Institut besonderen Wert darauf, produktionstechnische Lösungen auch über den industriellen Bereich hinaus anwendbar zu machen, etwa in den Feldern Verkehr und Sicherheit.