Wie reinige ich ein komplexes Bauteil am besten? Das sollen künftig Weiterbildungen im Lernlabor für die Industrielle Teilereinigung – kurz Lin-TR – zeigen. Das Konzept für das Lernlabor entstand unter der Leitung des Fraunhofer FEP gemeinsam mit den Instituten IPA, IWS und IVV. Im Zuge dessen ist am Fraunhofer FEP auch eine neue Sechs-Kammer-Anlage zur wässrigen Ultraschallreinigung installiert worden, die sich flexibel an eine Aufgabe anpassen lässt und viele Möglichkeiten bietet, den optimalen Prozess zu definieren.
Dass die Sauberkeit der Produktionsumgebung und gegebenenfalls erforderliche Reinigungsprozesse wichtig sind, um die Anforderungen an die Qualität eines zu produzierenden Bauteils zu erfüllen, ist heute vielen Anwendern und Prozessentwicklern bewusst.
Oft reichen bereits kleinste Partikelverunreinigungen oder filmischer Restschmutz, um Funktionseinschränkungen oder Systemschädigungen auf Baugruppen zu verursachen. Dabei sind viele Prozessschritte voneinander abhängig, und auch Vor- und Folgeprozesse können die Sauberkeit der gesamten Prozesskette beeinflussen.
Theoretisches Wissen zur Teilereinigung durch Praxis ergänzen
Eine Menge theoretisches Wissen dazu ist auch verfügbar. Eine Möglichkeit, in der Praxis zu trainieren, wie sich komplexe Prozessketten in Bezug auf die Teilesauberkeit beherrschen lassen und wie man mit Mess- und Prüfgeräten umgeht, gibt es bisher jedoch nicht. Diese Lücke schließt nun das Lernlabor Lin-TR. Die Fraunhofer Academy fördert die Konzeption und Umsetzung der erweiterten Trainingsmöglichkeiten.
Das Lernkonzept ist modular aufgebaut, um den unterschiedlichen Anforderungen der künftigen Lernenden zu entsprechen. So sind sowohl ein dreitägiges Kompaktseminar als auch eine berufsbegleitende Qualifizierung möglich. Technische und logistische Zusammenhänge können die Teilnehmenden an den Schnittstellen entlang der Prozesskette erlernen. Dabei zeigt sich auch, wie wichtig die interdisziplinären Kommunikation ist. Oft kann nur der Austausch mit den jeweiligen Fachleiten unerkannte Schwachstellen aufdecken und den Weg zu einfachen Problemlösungen zeigen.
Labore stehen bei allen vier Projektpartnern zur Verfügung
Um die praktischen Fähigkeiten zu trainieren, stehen bei allen vier Projektpartnern Labore zur Verfügung, so unter anderem ein Laserlabor am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden. Wenn es speziell um Reinraum und Partikelsauberkeit geht, ist das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart die richtige Anlaufstelle. Für die Simulation und praktische Umsetzung von Spritzreinigungen stehen in den Laboren des Fraunhofer IVV Dresden die passenden Gerätschaften bereit. Je nach Umfang sind Live-Videoschaltung oder die direkte Nutzung möglich.
(Bild: Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung)
Die neue Mehrkammer-Reinigungsanlage zur wässrigen Ultraschallreinigung am Fraunhofer FEP ist eine Anlage im Pilotmaßstab. Sie hat pro Becken ein Fassungsvermögen von 100 l und sehr flexibel ansteuerbare Parametersätze. „Die Anlage ermöglicht die Ansteuerung einzelner Ultraschall-Generatoren“, erläutert Projektleiter Daniel Weile. So könnten Richtung, Frequenz und Leistung des Ultraschalls und damit auch die Reinigungswirkung in weiten Bereichen variiert werden. „Damit kann man die Reinigungsprozesse passgenau auf verschiedenste Verunreinigungen und Bauteile einstellen“, so Weile weiter. Über eine Automatik sei auch die Abfolge der Reinigungsprozesse in den sechs Becken frei einstellbar.
Diese Variationsvielfalt soll künftig im Zuge des Lernlabors Lin-TR zum Einsatz kommen. Denn um die erlernten theoretischen Inhalte der Fortbildungen didaktisch effektiv zu nutzen, werden verschiedene Reinigungsverfahren und auch Prüfmethoden praktisch angewandt. Dafür steht ein eigens entwickeltes zweiteiliges Testbauteil bereit, das typische Geometrien und Materialien industrieller Bauteile aufweist. Dazu gehören verschiedenste Bohrungen, Kanten und Verschraubungen sowie Materialkombinationen aus Metall, Kunststoff und additiv gefertigten Komponenten.
Am Normbauteil lernen, wie man Parameter optimiert
„Eine der praktischen Aufgaben innerhalb von Lin-TR besteht für die Teilnehmenden darin, die Parameter für die Reinigung dieses Normbauteiles zu optimieren“, berichtet Weile. Dazu eigne sich die Mehrkammeranlage perfekt.
Die Reinigungsaufgabe besteht aus einer definierten Modellverunreinigung auf dem Normbauteil. Hierfür werden produktionsrelevante, typische Verunreinigungen (Schmieröl, Kühlschmiermittel und Schleifpasten) auf dem Bauteil standardisiert aufgebracht und anschließend mit verschiedenen Methoden bearbeitet. Die Teilnehmenden haben in der Fortbildung die Chance, durch Variation der Prozessparameter eine zufriedenstellende Lösung der Reinigungsaufgabe zu finden. Die standardisierten Ausgangsbedingen ermöglichen dann eine vergleichende Analyse der verschiedenen Verfahren und zeigen Grenzen und Möglichkeiten der Methoden am praktischen Beispiel. Eine abschließende Analyse der Bauteile ist ebenfalls Bestandteil der praktischen Tätigkeit.
Aktuell wird die Mehrkammer-Reinigungsanlage bis zum Projektabschluss im September 2024 in Betrieb genommen und soll Ende des Jahres für erste praktische Reinigungsprozesse zur Verfügung stehen. Zusätzlich werden die Projektpartner ab Herbst 2024 über einen vollständigen Modulbaukasten für Fortbildungen zur industriellen Bauteilreinigung verfügen. Dieser ist auf die Anforderungen produzierender Unternehmen abgestimmt und umfasst auch praktische Trainingseinheiten in den Laboren. (op)
