Für die Innenreinigung einer Öldruckleitung, in die eine mit einem Metallgeflecht ummantelte Komponente aus Elastomer integriert ist, suchte der Hersteller eine adäquate Lösung. Ausschlaggebend bei der Entscheidung für die trockene quattroClean-Schneestrahltechnologie war die prozesssichere Einhaltung der Sauberkeitsvorgabe von kein Partikel größer 400 Mikrometer sowie, dass bei der trockenen Reinigung kein Abwasser anfällt. Erfüllt werden diese Anforderungen der Witzenmann GmbH mit Einrichtungen der acp systems AG
Bereits 1885 hat der Pforzheimer Schmuckfabrikant Heinrich Witzenmann gemeinsam mit dem französischen Ingenieur Eugène Levavassèur den ersten Metallschlauch erfunden. Vorbild für dieses ebenso robuste wie flexible Produkt war die Gänsgurgelkette. Witzenmann entwickelte anschließend alle nennenswerten Profile für die Schlauchherstellung, die bis heute technische Gültigkeit haben. Es folgten weitere Entwicklungen wie der mechanisch gewellte Metallschlauch, Bälge und Kompensatoren. Das Familienunternehmen ist heute einer der weltweit führenden Hersteller dieser flexiblen metallischen Elemente für das sichere Leiten von Medien und Energie für Mobilität und Industrie. Sie dienen der Bewegungsaufnahme und Entkopplung von Schwingungen und kommen im Fahrzeugbau ebenso zum Einsatz wie in der Industrie, der technischen Gebäudeausrüstung sowie der Luft- und Raumfahrt. Als Entwicklungspartner seiner Kunden arbeitet Witzenmann an innovativen Lösungen für die verschiedensten Anwendungen und Märkte. Hierzu zählen Produkte im Bereich der New Mobility sowie für Wasserstoffanwendungen in der Industrie und dem Energiesektor oder der hochreinen Bauteile für die Mikroelektronik- und Halbleiterfertigung.
Um eine einwandfreie Funktion sicherzustellen, müssen die Bauteile genau spezifizierte Vorgaben an die partikuläre Sauberkeit erfüllen (Bild: Witzenmann)
Als Entwicklungspartner von OEM und Tier 1 entwickelt Witzenmann medienführende Leitungssysteme für die Mobilität (Bild: Witzenmann)
Hohe Sauberkeitsgrenzwerte erfordern neue Reinigungslösung
In Öl-, Benzin- oder Kühlkreisläufen sind die Vorteile von flexiblen metallischen Leitungen absolute Gas- und Diffusionsdichtheit, Langlebigkeit und Temperaturbeständigkeit. Ein wesentliches Kriterium, besonders wenn diese nah am Krümmer, Turbolader oder der Abgasanlage verbaut werden. Darüber hinaus müssen die Produkte meist eine sehr hohe partikuläre Sauberkeit aufweisen, ergänzt Andrea Krause, Expertin für technische Sauberkeit bei Witzenmann. So auch eine Öldruckleitung, bei der die Vorgabe des Fahrzeugherstellers kein Partikel größer 400 Mikrometer lautete. Eigentlich keine Herausforderung für das Unternehmen, wenn in diese Leitung nicht eine rund 100 Millimeter lange Komponente aus Elastomer mit einem Innendurchmesser von acht Millimeter integriert wäre, die zur Druckstabilisierung mit einem Metallgewebe umflochten ist. Bei dessen Montage entstehen Partikel, die in das Bauteil gelangen können. Die Leitung muss deshalb endgereinigt werden, wie die Sauberkeitsexpertin Krause betont: Diese 400 Mikrometer prozesssicher zu erreichen, stellt eine gewisse Herausforderung dar, zumal die Teile innen zu reinigen sind. Für diese Anwendung waren keine passenden Anlagen an den Fertigungsstandorten vorhanden, so dass wir in neue Reinigungslösungen investieren mussten.
Trockene Schneestrahlreinigung setzt sich gegen Nassreinigung durch
Als Lösungsalternativen kamen Nassreinigungsanlagen mit verschiedenen, in engen Kapillaren wirkenden Verfahrenstechniken sowie die trockene quattroClean-Schneestrahltechnologie der acp systems AG in Betracht. Ausschlaggebend bei der Entscheidung für die trockene Reinigungslösung war, dass damit mehrere Probleme gelöst werden konnten. Wie Andrea Krause konkretisiert, erspart es einerseits, die Teile komplett nasszumachen, zu durchspülen und wieder zu trocknen. Andererseits entsteht bei diesem Reinigungsprozess kein Abwasser, das an einem der beiden Fertigungsstandorte aus umwelttechnischen Gründen nicht hätten entsorgen werden können.
Die Schneestrahltechnologie nutzt flüssiges, recyceltes Kohlenstoffdioxid (CO2) als Reinigungsmedium, das durch eine verschleißfreie Zweistoffringdüse geleitet wird. Das Kohlenstoffdioxid entspannt beim Austritt aus der Düse zu feinem Schnee, der von einem separaten, ringförmigen Druckluftmantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche entwickelt der Schneedruckluftstrahl eine Kombination aus thermischem, mechanischem, Lösemittel- und Sublimationseffekt. Durch das Zusammenspiel dieser vier Wirkmechanismen werden partikuläre Verunreinigungen bis in den Submikrometerbereich und filmische Kontaminationen prozesssicher und reproduzierbar entfernt. Da das kristalline Kohlenstoffdioxid während des Prozesses vollständig sublimiert, sind die gereinigten Flächen rückstandfrei trocken.
Abgestimmtes Anlagenkonzept gewährleistet hohe Prozesssicherheit
Der Entscheidung vorausgegangen waren sehr umfangreiche Reinigungsversuche im Technikum des Anlagenherstellers. Es wurde damit einerseits nachgewiesen, dass die geforderte Sauberkeit prozessstabil erreicht wird. Andererseits arbeitete acp basierend auf den Ergebnissen das Anlagenkonzept für die Innenreinigung der Bauteile aus. Die Zusammenarbeit mit acp war nach Auskunft von Andrea Krause ausgesprochen angenehm und gestaltete sich nicht zuletzt durch die räumliche Nähe sehr einfach.
Die trockene Lösung für die Endreinigung der Öldruckleitung wurde in eine Standardzelle integriert, die unter anderem den Vorteil bietet, dass kein Abwasser anfällt, das entsorgt werden muss (Bild: acp systems)
Die Reinigungsanlage besteht aus einer Standardzelle, in die eine linear verfahrbare Kapillare mit angepasster Düsentechnik integriert ist. Für die Reinigung wird das untere offene Ende des Bauteils in der Prozesskammer fixiert, dann fährt die Kapillare mit genau festgelegter Geschwindigkeit in das Rohr ein, wobei mit Kohlenstoffdioxid und Druckluft gestrahlt wird. Dabei werden Geschwindigkeit und Druck beider Medien sensorisch überwacht. Dadurch lässt sich nachweisen, dass jedes Bauteil mit den definierten Parametern gereinigt wird.
Auf dem Rückweg strahlt die Düse mit angewärmter Druckluft, um einer Kondensation auf der Außenseite entgegenzuwirken. Abgelöste Partikel entfernt eine über dem oberen Ende des Bauteils platzierte Absaugung, so dass Rekontaminationen zuverlässig vermieden werden. Beim Monitoring der gereinigten Teile haben wir festgestellt, dass bei 90 Prozent sogar eine Partikelgröße von 300 Mikrometer erreicht wird. Ich denke, das Verfahren hat auch Potential bei der Reinigung von Bauteilen für die New Mobility. Vor allem, wenn neben metallischen auch sonstige Partikel zuverlässig entfernt werden, merkt die Sauberkeitsexpertin abschließend an.
Doris Schulz
- www.acp-systems.com
Text zum Titelbild: Für die Innenreinigung der Leitung fährt eine Kapillare mit neu entwickelten Düsentechnik fixierte in das Bauteil ein (Bild: acp systems)
