Ein neues Verfahren der acp – advanced clean production GmbH aus Esslingen in der Region Stuttgart revolutioniert industrielle Reinigungsprozesse. Diese weltweit einzigartige Reinigungstechnologie, die flüssiges Kohlendioxid nutzt, kommt ganz ohne Wasser aus. Zu den Anwendern des patentierten CO2-Schneestrahlverfahrens für das bereits eine Vielzahl selektiv wie großflächig anwendbarer Reinigungslösungen entwickelt wurden, gehören neben Großunternehmen wie Robert Bosch GmbH, Siemens AG, VDO Automotive AG, BMW Deutschland und Volvo Car Corporation auch Mittelständler, vor allem aus der Optik und Medizintechnik, die sich auf Präzisionsprodukte spezialisiert haben.
Wischen, Schrubben, Fenster auf – wenn die ersten Sonnenstrahlen das winterliche Grau vertreiben, ist der Frühjahrputz nicht mehr fern. Eimerweise Wasser und ein Bataillon von Spezialreinigern rücken dunklen Ecken und verstaubten Möbeln zu Leibe. Doch Sauberkeit ist nicht nur in den heimischen vier Wänden ein Thema: In der Industrie wachsen die Anforderungen an die Reinheit von Bauteilen und empfindlichen Oberflächen ständig – effektive Reinigungsverfahren gewinnen im Fahrzeugbau, in der Elektronikfertigung, der Kunststoffverarbeitung, der Halbleiter- und optischen Industrie an Bedeutung: Öl- und fettfreie Oberflächen sind die Grundvoraussetzung für optimales Laserschweißen, Kleben und Beschichten.
In der Praxis sind Bauteiloberflächen jedoch häufig mit Spänen, Stäuben Schmierstoffen oder Poliermittelrückständen verschmutzt – gleichzeitig nimmt die Zahl beschichtungs- und verschmutzungssensibler Bearbeitungsprozesse ebenso
zu wie die Bauteilkomplexität. Beim Automobilbau sind die Ansprüche an die Reinigungsprozesse besonders stark gewachsen, beispielsweise im Bereich der Fahrzeugfront die heute insgesamt als Stoßfänger fungiert: Wie beim privaten Putzen erschweren Hohlräume, Konturen, gebogene Formen, Kanten die Reinigung. Bauteile, die lackiert oder verklebt werden sollen, dürfen aber keine noch so kleinen Schmutzpartikel und Feuchtigkeitsreste mehr aufweisen. Um hier ohne Wasser und Chemikalien höchste Reinheit zu erzielen, setzt man zunehmend auf die innovative CO2-Schneestrahltechnologie der acp – advanced clean production GmbH aus der Region Stuttgart.
Innovative Technologie – konkurrenzlos in Leistung und Verbrauch
Der Einsatz von Kohlendioxid als Schmutzlöser ist zwar nicht neu, innovativ ist aber die patentierte Technologie, die acp einsetzt. Das Kernstück ist eine technisch ausgefeilte, verstellbare Überschall-Zweistoffringdüse, die acp-Geschäftsführer Karl-Heinz Menauer am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart-Vaihingen als Lösung für die Reinigung von Kleinstbauteilen in der Mikrosystemtechnik mitentwickelt hat. Um das bis heute in Leistung und Verbrauch konkurrenzlose Reinigungsverfahren auf den Markt zu bringen, wurde im Jahr 1997 die acp – advanced clean production GmbH ausgegründet. Das Unternehmen, das seinen Sitz in Esslingen am Neckar hat, arbeitet seitdem an der Bewertung und Reinigung von in der Produktion befindlichen technischen Oberflächen sowie an hochpräzisen Dosiertechniken zum Auftragen leimartiger Flüssigkeiten. Zu den Kunden gehören neben Großunternehmen wie Bosch, Siemens AG, VDO Automotive AG, BMW und Volvo auch auf Präzisionsprodukte spezialisierte Mittelständler aus der Optik und der Medizintechnik.
Das von acp verwendete CO2 ist ein Abfallprodukt der Herstellung von Industriegasen: "Das gleiche Kohlendioxid wie es auch zur Herstellung von Kohlensäure in Cola eingesetzt wird", so Karl-Heinz Menauer. Das Verfahren basiert auf der Technologie des bereits etablierten CO2-Strahlens, das sich die thermodynamischen Eigenschaften von Kohlendioxid zunutze macht. Das Gas wird unter hohem Druck bei niedrigen Temperaturen verflüssigt und in Stahlflaschen gelagert. Wenn es beim Austritt aus der Zweistoffringdüse mit der Atmosphäre in Berührung kommt, entsteht ein trockener kristalliner Schnee, der erst nach einer halben Minute in die Gasphase übergeht. Diese Zeit genügt, um den Schnee mit Hilfe eines Druckluft-Mantelstrahls auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen und auf zu reinigende Flächen zu strahlen, wo die Kombination seiner mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften sowohl feste – Späne und Schleifstaub – als auch filmische, durch Schneidöle, Polierpasten oder Emulsionen hervorgerufene Verschmutzungen, zu entfernen vermag.
Effektivität und Umweltfreundlichkeit passen beim CO2-Schnee-strahlverfahren bestens zusammen. Da sich das Kohlendioxid im Laufe seiner Anwendung verflüchtigt, hinterlässt es keine Rückstände; zugleich sind die Schneekristalle weich genug, um auch empfindlichste Oberflächen nicht zu beschädigen. Durch Einsatz der flexiblen Düsentechnik können nicht nur ausgewählte oder schwer zugängliche Bauteilabschnitte selektiv gereinigt, sondern auch ganz neue Produktionsabläufe ermöglicht werden. Einerseits lassen sich Klebe- und Dichtflächen sowie Schweißfugen gezielt behandeln, ohne dass dafür das gesamte Bauteil gereinigt werden müsste. Sind andererseits großflächige Autozubehörteile vor der Lackierung zu säubern, werden mehrere Düsen zu so genannten Arrays kombiniert, damit die Taktzeiten eingehalten und die Reinigungsvorgänge mit den Folgeprozessen gekoppelt werden können. Im Vergleich zu bisherigen Verfahren lassen sich erhebliche Einsparungen bei Platzbedarf und Kosten realisieren.
Mit Streiflicht auf Reinheitskontrolle – direkt in der Fertigung
Ehe Verunreinigungen entfernt werden können, müssen sie zunächst einmal zuverlässig erkannt werden. "Es sind vor allem Restverschmutzungen, die die Funktionalität technischer Systeme beeinträchtigen und dadurch die Produktionskosten hoch treiben", erklärt Karl-Heinz Menauer. "Deshalb ist das einfache Überprüfen der Reinheit von Werkstücken, Produktionsumgebungen, Bauteilen, Geräten und Anlagen für eine effektive Fertigung unabdingbar." Für diesen Zweck bietet acp mobile Inspektionslösungen an – darunter das weltweit einzigartige Gerät "CombiSens", mit dem sich partikuläre und filmische Verunreinigungen nicht nur erkennen, sondern auch quantifizieren lassen. Dafür wird ein manuell handhabbarer Messkopf auf die zu prüfende Oberfläche gesetzt, das System ermittelt in wenigen Sekunden Anzahl und Größe vorhandener Partikel im Größenbereich ab zwei Mikrometer. Die patentierte Streiflichttechnologie der acp – advanced clean production GmbH beleuchtet Oberflächen unter einem extrem flachen Winkel; aufwändiges Mikroskopieren oder Analysieren entfällt. Für das inzwischen 25-köpfige acp-Team ist es – neben dem technischen Know-how – besonders wichtig, die exakten Kundenwünsche zu kennen. "Die ausführliche Beratung ist ein Muss", sagt Karl-Heinz Menauer. "Um für unsere Kunden individuelle Reinigungslösungen erarbeiten zu können, ist die Klärung des gewünschten Reinheitsgrades und der kritischen Folgeprozesse im Vorfeld unverzichtbar."
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