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Technische Sauberkeit

Wirklich sauber? Dem analytischen Auge entgeht nichts

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: „Die immer noch kompakteren, leichteren, leistungsfähigeren sowie komplexeren Konstruktionen, werden gleichzeitig immer weniger robust gegenüber geringsten Mengen von fabrikationsbedingten Partikelrückständen“, sagt Christian Ernst, Abteilung Reinst- und Mikroproduktion am Fraunhofer IPA.
Abb. 1: „Die immer noch kompakteren, leichteren, leistungsfähigeren sowie komplexeren Konstruktionen, werden gleichzeitig immer weniger robust gegenüber geringsten Mengen von fabrikationsbedingten Partikelrückständen“, sagt Christian Ernst, Abteilung Reinst- und Mikroproduktion am Fraunhofer IPA. (Bild: Fraunhofer IPA)

Eine „Sauberkeitsprüfung“ durch einen ausgewiesenen Experten mag vor dem inneren Auge manch einer Hausfrau oder eines Hausmannes ein Graus sein. Für produktionstechnische Umgebungen wie in der Autoindustrie ist sie ein Muss, ihre Ergebnisse produktionsrelevant. Grund genug, genau hinzusehen. Ein Gespräch über technische Sauberkeit.

LP: Im Haushalt geht es oft um Sauberkeit. Für den einen mehr, für den anderen weniger. Technische Sauberkeit ist aber sicher anders zu verstehen...

Christian Ernst: Ein Gegenstand gilt als technisch sauber, wenn dessen funktionsrelevanter Bereich bzw. Kontrollfläche frei von kritischen Verunreinigungen aus Herstellung und Umgebung ist (VDA Band 19.2). Technische Sauberkeit (TecSa) steht für die Summe von Maßnahmen zur Beherrschung von kritischen Partikelrückständen (>>5 µm) in der Prozesskette der Automobilindustrie, mit dem Anspruch, partikelbedingten Ausschuss und (spätere) Fehlfunktionen der produzierten Bauteile und daraus erstellten Zusammenbauten auszuschließen. Das evidente Aufkommen von durch „Restschmutz“ verursachten Qualitätsproblemen vor ca. 25 Jahren ist u.a. eine Folge von stets immer noch kompakteren, leichteren, leistungsfähigeren sowie komplexeren Konstruktionen, die dadurch weniger robust gegenüber geringsten Mengen von fabrikationsbedingten Partikelrückständen sind. Grenzwerte für das maximal zulässige Vorkommen von Partikelrückständen sind alltäglicher Bestandteil von Liefervereinbarungen zwischen Herstellern und Abnehmern von Komponenten für die vielfältigen Aggregate und Systeme im modernen Kraftfahrzeug.

Die Qualitätskontrolle erfolgt durch stichprobenhafte Sauberkeitsanalysen, bei denen der Restschmutzgehalt der interessierenden Oberflächen mit speziellen Labormethoden und Prüfeinrichtungen bestimmt wird. Auf Basis qualifizierter Extraktionsprozeduren werden die Partikel zumeist mit Flüssigkeit gezielt abgereinigt, auf einer Analysefiltermembran abgeschieden und üblicherweise mikroskopisch ausgezählt (VDA 19.1, ISO 16232). Künftig werden neben Partikeln auch vielfältigste filmische Verunreinigungen zuverlässig beherrscht und kontrolliert werden müssen – und das beispielsweise auch in Branchen wie der Medizintechnik.

LP: Welche Qualitätsanforderungen an die Sauberkeit von Produktionsbedingungen werden heutzutage gestellt, und wie lassen sich diese überprüfen?

Ernst: Nach der mechanischen Fertigung durchlaufen Bauteile häufig einen Reinigungsprozess. Anschließende Verpackung, Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung bzw. Montage müssen so gestaltet sein, dass sensible Funktionsbereiche nicht etwa wieder unzulässig verunreinigt werden (siehe auch VDA Band 19.2). Zur Validierung von Teilereinigungsanlagen und zur serienbegleitenden Überwachung von Bauteilen, aber auch für Troubleshooting, sind die Dienste eines spezialisierten Labors (intern/extern) unverzichtbar. Teilelieferanten und Weiterverarbeiter müssen eruieren, ob sie nicht etwa ein eigenes produktionsnahes Labor installieren und betreiben, um Regelkreise zu beschleunigen und Kapazitäten sowie Expertise zur Optimierung und Pflege der sauberkeitsrelevanten Prozesse jetzt und in Zukunft aufzubauen.

Ergänzendes zum Thema
 
Zur Person – Dipl.-Ing. Christian Ernst

Ein mögliches Werkzeug zur Erfassung von Umgebungseinflüssen und fallweise auch Untersuchung von Prozesseinflüssen sind so genannte Sedimentationspartikelfallen, bei denen die gesammelten Partikel genau wie bei Restschmutzfiltern mikroskopisch gezählt oder gar hinsichtlich Materialzusammensetzung untersucht werden können.

LP: Welche Fehler können entstehen, wenn bei der Einrichtung eines eigenen Sauberkeitslabors keine qualifizierte Planung vorgenommen wird?

Ernst: Bei einem solchen Realisierungsvorhaben in einem produzierenden Betrieb ist es wichtig, das Ganze schlüssig in die Unternehmensprozesse zu integrieren und alle betroffenen Instanzen frühzeitig einzubeziehen. Die qualifizierte Planung setzt voraus, dass jemand im Team das Restschmutzprüfhandwerk inklusive der betreffenden Labororganisation praktisch beherrscht, die spezifischen Belange klar einbringen kann und den speziellen Markt für Sauberkeitsprüftechnik kennt.

Was bei der Kapazitätsplanung und Auslegung auf das zu prüfende Produktspektrum und dessen Sauberkeitsliga schief läuft, kann später unter Umständen nicht oder nur mit hohem Aufwand korrigiert werden. Die Produktivität des Labors und Qualität der Prüfergebnisse im späteren Betrieb ist ganz entscheidend von der Qualifizierung und Gewissenhaftigkeit des Laborpersonals abhängig, da die Sauberkeitsprüfung eine anspruchsvolle manuelle Tätigkeit ist.

LP: Welche Hilfestellungen und Leistungen bietet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hierbei an?

Ernst: Das Fraunhofer IPA ist der europaweit erste und führende Ansprechpartner für branchenübergreifende Sauberkeits- und Reinheitsfragestellungen. Wir betreiben u.a. ein modernes Sauberkeitslabor, in dem wir Bauteilsauberkeitsprüfungen als Dienstleistung erbringen und als Partner des VDA-QMC regelmäßig Schulungen zum Prüfer für technische Sauberkeit durchführen. Die Industrie kann uns als unabhängige und neutrale Berater in alle Phasen der Implementierung eines TecSa-Labors einbeziehen – sei es für einen einmaligen Workshop als Sparringspartner bei der Konzeption oder unsere Unterstützung während des Gesamtvorhabens bis hin zur Ausarbeitung von Prüfspezifikationen und Einarbeitung des Prüfpersonals im eigenen neuen Labor.

Herr Ernst, vielen Dank für das Gespräch.

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