Technische Sauberkeit - Start: HYDAC · Ein erfolgreiches Abklingverhalten liegt vor, wenn...

Technische Sauberkeit

Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht.

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Die Erwartungen und Anforderungen von Herstellern und Kunden an gefertigte Bauteile und Fertigungsmaschinen steigen kontinuierlich an. Die Leistungsdichte nimmt zu, die Spaltmaße nehmen ab. Im Zuge der Energie- und Kosteneffizienz sowie des Umweltschutzes werden Gewichte in Fahrzeugen und Maschinen stark reduziert. Zudem wird beispielsweise auf bleifreie Materialien um-gestellt, was eine höhere Anforderung an die Qualität von Oberflächengüten bedeutet. Wo sich früher harte Partikel einfach in bleihaltige Werkstoffe „eingedrückt“ haben, sorgen diese heute bei neuwertigen, modernen Materialien sofort für Beschädigungen und Ausfälle. Die Toleranz gegen Feststoffverschmutzung wird immer geringer. Parallel dazu wird ein steigendes Maß an Ver-fügbarkeit erwartet, das der Hersteller gegenüber seinen Kunden gewährleisten muss. Daher wird die Produktion in immer mehr Betrieben auf Technische Sauberkeit hin überprüft und optimiert. Null-Kilometer-Ausfälle werden reduziert, Qualität und Verfügbarkeit von Maschinen und Bauteilen werden gesteigert, Nacharbeit kann deutlich reduziert werden. Dies spart Kosten und es treten weniger Reklamationsfälle auf, was wiederum die Kundenzufrie-denheit steigert. Somit werden das Vertrauen der Kun-den sowie die Akzeptanz am Markt nachaltig gefestigt.

“Unter dem Begriff Technische Sauberkeit ist die hinreichend geringe Kontamination sauberkeitssensibler technischer Bauteile mit schädlichen Partikeln zu verstehen.“ (Quelle: Wikipedia)

Schädigungen durch Partikel wurden Anfang der 1990er Jahre aufgrund von Feldausfällen als Problem erkannt. Fachleute aus verschiedenen Bereichen der Automobilindustrie wurden zusammengerufen um gemeinsam mit dem Frauenhofer Institut ein Regelwerk auszuarbeiten, welches sich nur mit dem Thema der Technischen Sauberkeit befassen sollte. Dies war die Bildung der „TecSa“ (Industrieverbund Techni-sche Sauberkeit) im Jahre 2001. Als Mitglied der TecSa war HYDAC maßgeblich an der Entstehung der Richtlinien zur Sauberkeitsprüfung in der Automobilindustrie beteiligt. Im Rahmen der TecSa wurde der VDA Band 19 Teil 1 erarbeitet: „Prüfung der Technischen Sauberkeit - Partikelverunreinigung funktionsrelevanter Automobilteile / 1. Auflage 2004“. Im Jah-re 2010 erschien der 2. Band dieser Studie, Band 19 Teil 2: „Technische Sauberkeit in der Montage - Umgebung, Logistik, Personal und Montageeinrichtungen“, welcher sich mit dem Thema Technische Sauberkeit entlang der Prozesskette be-schäftigt. Als internationale Norm wurde 2007 die ISO 16232 ausgearbeitet: »Road vehicles - Cleanliness of components of fluid circuits«. Es bildet das internationale Pendant zum VDA Band 19. Beide Regelwerke sind absolut kompatibel.Die genannten Regelwerke sind die Richtlinien, nach denen heute die Technische Sauberkeit geprüft wird. Das Thema ist

damit noch lange nicht abgeschlossen: Derzeit wird über eine überarbeitete Auflage des VDA Band 19.1 diskutiert, in dem die einzelnen Themen noch konkreter definiert werden sollen. HYDAC arbeitet an der neuen Richtlinie wieder maßgeblich mit.

Eine werkspezifische Analysevorschrift in Anlehnung an den VDA Band 19 / ISO 16232 sichert eine repräsentative Analyse und vergleichbare Ergebnisse.

Bestimmung der Restschmutzmenge auf BauteilenDie Ermittlung von Restschmutzmengen auf Bauteilen erfolgt nach quantitativen und qualitativen Gesichtspunkten.QuantitativGravimetrie (Schmutzfracht, z. B. in mg/Bauteil)QualitativGranulometrie: (Anzahl, Größenverteilung und Art der Partikel)

(Relevante Partikelgrößen für den Bereich Automotive zeigt Bild 3)

Dabei ist zu beachten, dass Bauteile in Form, Größe, Funktion und Material stark unterschiedlich sind. Im VDA Band 19 und ISO 18413 werden Bauteile in zwei verschiedene Gruppen klassifiziert:Gruppe 1: Bauteile mit einfach zugänglichen Ober- flächen, bzw. leicht zugänglichen Innen- f lächen (z.B. Getriebe- und Pumpenge- häuse)Gruppe 2: vormontierte Baugruppen Bauteile bei denen die Innenflächen zu beproben sind

Extraktionsverfahren (siehe Bild 5 + 16)Auf die Bauteilspezifizierung folgt die Frage nach den mögli-chen Extraktionsverfahren. Der VDA Band 19 gibt 4 Verfahren zur Extraktion vor:1. Schütteln2. Ultraschall3. Spritzen (Druckspülen)4. Spülen (Prüfstand)

1. SchüttelverfahrenDas Prüfobjekt wird mit Prüfflüssigkeit befüllt und die Öffnun-gen werden verschlossen. Durch Schütteln unterstützt, werden die Partikel von der Oberfläche gelöst und auf die Flüssigkeit übertragen. Das Schütteln bewirkt dabei zum einen eine Krafteinwirkung der Flüssigkeit auf anhaftende Partikel aus verschiedenen Richtungen. Zum anderen werden dadurch Todzonen sowie Hinterschneidungen erreichbar und abgelöste Partikel in der Schwebe gehalten. Der Schüttelvorgang ist in gleicher Art wiederholt durchzuführen. Die für die Analyse verwendeten Flüssigkeiten werden gesammelt und filtriert. Dieses Verfahren wird eher selten angewandt, da es manuell D

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Bild 1: Im Sauberkeitslabor von HYDAC werden Bauteile auf ihre Bauteilsauberkeit hin analysiert Bild 2: Eine professionelle Bauteilreinigung hilft Restschmutz zu beseitigenBild 3: Typische Partikelgrößen im Bereich AutomotiveBild 4: Spülen eines Bauteils an einer Contamination Test Unit zur Bestimmung der Oberflächensauberkeit

Bild 1

Bild 2 Bild 3 Bild 4

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Restschmutz auf Bauteilen

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kaum reproduzierbar ist. Bei der Anwendung von automa-tisierten Schüttelautomaten ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse allerdings gegeben. Diese Methode ist z. B. für Bauteile der Gruppe 1 anwendbar, wenn leicht zugängliche Innenflächen analysiert werden sollen.

2. UltraschallverfahrenMit Ultraschallextraktion wird die über ein flüssiges Medium vermittelte Einwirkung mechanischer Schwingungen im Be-reich 20 – 60 kHz auf die Oberfläche des Prüfobjektes bezeich-net. Die Reinigung erfolgt dabei entweder in Tauchbädern, deren Boden oder Seitenwände mit Ultraschall-Schwingele-menten bestückt sind oder durch Einbringung von Ultraschall abstrahlenden Sonotroden in flüssigkeitsbefüllte Hohlräume des Bauteils. Die partikellösende Reinigungswirkung beruht dabei auf den hohen Druckspitzen, die mit der Implosion von Kavitationsbläschen entstehen. Das Ultraschallverfahren eignet sich besonders für Kleinteile und Bauteile, bei denen alle Oberflächen untersucht werden sollen. Gussteile sollten nach Möglichkeit nicht mit Ultraschall behandelt werden, da hier evtl. der im Guss eingelagerte Kohlenstoff gelöst wird und somit das Ergebnis verfälscht.

3. Spritzen / DruckspülenUnter den Begriffen „Spritzen / Druckspülen“ versteht man im Zusammenhang mit Bauteilsauberkeit das lokal anwendbare Aufbringen von Prüfflüssigkeit auf das Bauteil über einen Freistrahl. Die reinigende Wirkung resultiert zum Großteil aus der Impulsübertragung beim Auftreffen des Strahls auf das Objekt. Durch das Abfließen der Analyseflüssigkeit ergibt sich eine spülende Komponente. Dieses Verfahren wird für Bauteile genutzt, bei denen einfach zugängliche Oberflächen vorliegen. Außerdem wird es für Bauteile verwendet, bei denen nur Teilflächen untersucht werden sollen.

4. SpülenDie Reinheit von Bauteilen und Komplettsystemen (wie z. B. Pumpen, Common-Rail-Systeme usw.), die einen Spül- oder Prüfstand durchlaufen, kann unter bestimmten Voraussetzun-gen anhand der Reinheit der Prüfflüssigkeit ermittelt werden. Zur Validierung dieser indirekten Analysemethode werden im Vorfeld parallele manuelle Untersuchungen durchgeführt. Wird hierbei eine Korrelation zwischen manuellem und auto-matischem / indirektem Wert festgestellt, kann zukünftig die Analyse des indirekten Wertes als Qualitätsmaßstab gewählt werden. Dieses Verfahren eignet sich dazu, in Serienprüfun-gen die Reinheit der ausgelieferten Ware schnell und einfach zu dokumentieren. Das Ziel dieser kontinuierlichen Reinheits-überwachung ist die Überwachung der Prozesssicherheit bezüglich der Systemreinheit bei Auslieferung.

Für alle Extraktionsarten gilt: 1. Die Spülung muss mit möglichst turbulenter Strömung

durchgeführt werden2. Das verwendete Fluid muss eine dispergierende Wirkung

aufweisen. 3. Alle relevanten Kanäle und Flächen müssen überströmt

werden4. Durch Pulsation bei der Spülung wird der

Wirkungsgrad der Spülung verbessert

Bild 5 zeigt eine tabellarische Übersicht von Bauteilen und der jeweils empfohlenen Extraktionsmethode.

Turbulente StrömungDurch eine turbulente Strömung wird die Strömungsgeschwin-digkeit in Rohrwandnähe erhöht. Dieser Effekt wird z. B. beim Spülen von Systemen ausgenutzt, da diese Erhöhung der Fließgeschwindigkeit dazu führt, dass Partikel die sich an der Rohrwand angelagert haben, losgerissen und mit fortgespült werden.Die turbulente Strömung wird durch die Reynoldszahl (Re) bestimmt. Die Reynoldszahl beschreibt als dimensionslose Kennzahl den Strömungszustand von Flüssigkeiten.Bei der Berechnung der Reynoldszahl werden die Gewichts-kräfte vernachlässigt. Es greifen in der Regel nur Druckkräfte, Reibungskräfte und Trägheitskräfte an Fluidelementen und umströmten Körpern an. Diese müssen in allen Punkten der Strömung im Gleichgewicht sein. Ist das Verhältnis von Rei-bungs- und Trägheitskraft in ähnlichen Punkten P1 und P2 gleich, dann liegen auch ähnliche Strömungen vor.Die sogenannte kritische Reynoldszahl Rekrit hängt ab von der kinematischen Viskosität v, dem Volumenstrom Q des Fluids und der Geometrie der Flussführung. Ist die Reynoldszahl eines Stroms kleiner als Rekrit, fließt er laminar. Bei Werten oberhalb von Rekrit liegt eine turbulente Strömung vor.Beispiel: Rekrit für Öle liegt zwischen 1900 und 3000.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Eigenschaften ergibt sich die Gleichung für die Reynoldszahl wie folgt:

Re = mittl. Geschwindigkeit * innerer Rohrdurchmesser Kinematische Viskosität

Re = 21220 * (Q/di * v) [gilt für Rohrleitungen und Schläuche]

Rekrit ≈ 2040 ± 10 [gilt für die Rohrströmung]

Q = Volumenstrom in l/minv = kinematische Viskosität in mm2/sdi = Rohrinnendurchmesser (mm)


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Technische Sauberkeit:

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Bild 5

0102030405060708090

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Beprobungsanzahl

Gra

vim

etrie

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Abklingkriterium

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Beprobungsanzahl

Gra

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Abklingkriterium

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Anzahl der Beprobungen

verändertes Abklingverhalten

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kein Abklingverhalten

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te C

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kein Abklingverhalten

Bild 6

Bild 7

Bild 5: Extraktionsanwendungstabelle nach ISO 18413 (je nach Bauteil empfehlen sich unterschiedliche Extraktionsmethoden)Bild 6 + 7: Am Abklingverhalten wird ersichtlich, ob das gewählte Konzept zur Bauteilreinigung richtig ist oder noch angepasst bzw. verändert werden mussBild 8: Beispiel für ein erfolgreiches AbklingverhaltenBild 9: Mobiles Laborfahrzeug von HYDACBild 10: Erfolgreiche Reduzierung der Partikelzahl

Bild 10

Bild 8

Bild 9

Extraktionsverfahren

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Dispergierende WirkungDas verwendete Prüfmedium muss eine dispergierende Wirkung haben, damit die Partikel abgelöst und transportiert werden können. Dies verdeutlicht ein Beispiel am automa-tischen Spül-/Prüfstand: Spezielle dünnflüssige Spülöle auf Mineralölbasis können erheblich zur Verbesserung der Spül-wirkung beitragen. Sie verringern die Haftkräfte zwischen den Schmutzteilchen und der Leitungswand. Derartige Spülöle müssen auf das anschließend eingesetzte Be-triebsmedium abgestimmt sein. Nicht aufeinander abgestimmte Medien können im späteren Betrieb zu starkem Aufschäumen, Filterverblockung und Verschlammung des Systems führen.

Pulsierende StrömungEine pulsierende Strömung bzw. die Umkehr der Strömungs-richtung führt ebenso zu einer besseren Ablösung der anhaf-tenden Teilchen. Dabei wird der Haupteffekt durch wechselnde Kräfte an den abzulösenden Teilchen hervorgerufen. Den gleichen Effekt erzielt man z. B. per Ultraschall.

Ermittlung des richtigen ExtraktionsverfahrensUm erfassen zu können, welches Extraktionsverfahren für das jeweilige Bauteil am besten geeignet ist, ist es nötig, über eine sogenannte Abklingkurve das richtige Verfahren zu ermitteln.

AbklingkurveHat man ein neues Bauteil zu beproben, so ist es wichtig, ge-nau zu definieren, wie es sinnvoll beprobt werden soll, damit auch später gleiche Bauteile auf exakt dieselbe Art und Weise analysiert und damit repräsentative Ergebnisse erzielt werden können. Für eine sogenannte Abklingkurve wird ein Bauteil mehrfach hintereinander bei vorher definierten Bedingungen (Verfahren, Umgebung, Volumen, Druck u. ä.) beprobt. Nach jeder Beprobung wird die erhaltene Membran ausgewertet. Ein erfolgreiches Abklingverhalten liegt vor, wenn Gravimetrie und Partikelzahl kontinuierlich abnehmen. Die Bilder 6 und 7 verdeutlichen, dass das Abklingverfahren für das zu bepro-bende Bauteil nicht geeignet ist.

Spätestens nach der 6. Beprobung sollte der Ergebniswert ≤ 10% der in allen Beprobungen erhaltenen Summe betragen (siehe Bild 8). Ist dies der Fall, so gilt das Verfahren unter den definierten Bedingungen als geeignet, bzw. das Abkling-kriterium als erfüllt.

Wurde das Abklingkriterium nicht erfüllt, kann dies durch Ma-terialeinflüsse oder Toträume, filmische Verschmutzung oder Beschichtungen verursacht werden. In diesen Fällen kann man unplausible Abklingkurven erhalten.

Ist kein Abklingverhalten festzustellen, kann dies am Mate-rialverhalten liegen. Bei der Beprobung von Gussteilen per Ultraschall kann es z. B. zur Ablösung von Kohlenstoffparti-

keln kommen, welche das Ergebnis verfälschen. Gründe für ein verändertes Abklingverhalten können ebenfalls filmische Verschmutzungen sein, die sich entweder unkontrolliert abspü-len lassen bzw. an denen Partikel hängen bleiben und nicht definiert abgelöst werden. In solchen Fällen ist die Analyse bei abgeänderten Analyseparametern so lange zu wiederholen, bis das Abklingkriterium erfüllt ist. Eine Abklingkurve wird nur einmalig für eine Baugruppe erstellt. Die Parameter werden bei erfolgreicher Beprobung genau dokumentiert. Nachfol-gende Analysen sollten nach diesen Parametern erfolgen, um repräsentative Ergebnisse zu sichern.

Durchführung einer BauteilanalyseDie Anlieferung der Bauteile sollte stets im Originalzustand erfolgen, frei von Öl, Fett und Wasserkontamination, gut gekennzeichnet und einzeln in Folientüten verpackt. Die Verpackung und der Transport dürfen keine Veränderung der produktionsbedingten Verschmutzung verursachen. Die Verpackung muss einen abriebfreien Transport ohne nach-trägliche Verschmutzung gewährleisten.Wird per Spritzverfahren im Extraktionsgerät gearbeitet (bei-spielsweise in der HYDAC Contamination Test Unit „CTU“), sollte dieses vorbereitet und wiederholt abgereinigt werden. Es folgt die Vorbereitung der Analysenmembran, welche mit dem Prüfmedium vorgespült und in definierter Umgebung getrocknet, abgekühlt und ausgewogen wird.Anschließend wird ein Blindwert des Extraktionsgerätes erstellt um dessen Grundverschmutzung zu definieren. Daraufhin wird das Bauteil nach vorher ermittelter Extraktionsmethode beprobt. Das Extraktionsgerät wird mit einem definierten Vo-lumen nachgespült und die Analysemembran entnommen, in definierter Umgebung getrocknet, abgekühlt und ausgewogen. Anschließend kann die Membran optisch ausgewertet und ein Analysebericht erstellt werden.

Auswertung der AnalysemembranQuantitative AnalyseGravimetrie nach ISO 4405:Die Partikelfracht des Prüfobjekts wird durch Differenzwä-gung bestimmt. Hierzu wird die getrocknete Analyse-membran vor und nach der Filtration mittels geeigneter Analysenwaage ausgewogen. Die Gravimetrie lässt jedoch keine Aussage über die Größenverteilung der Partikel zu. Qualitative AnalyseGranulometrie durch optische Analyse / Mikroskopie nach ISO 16232:Dieses Verfahren ist dazu geeignet, Analysemembranen hinsichtlich der Partikelbelegung auszuwerten. Die bei der Filtration der Analyseflüssigkeit abgeschiedenen Partikel können vermessen und gezählt werden. Je nach Anforderung kommen lichtoptische Mikroskope und/oder Rasterelektronen-mikroskope zur Anwendung. Das Ergebnis liefert die Partikel-


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Bild 11: Auswertung einer AnalysemembranBild 12: Ein Gusspartikel unter dem MikroskopBild 13: Blick an einen Arbeitsplatz im Labor des FluidCareCenters von HYDACBild 14: Verschmutzung in Metall- und Faserform Bild 15: Bauteilanforderung in Bezug auf die PartikelgrößeBild 16: Verschiedene Extrationsverfahren zur Bestimmung der Restschmutzmenge auf Bauteilen

Porengröße der Membran 5 µm

Summe / Bauteil 0,6 mg

Porengröße der Membran 5 µm

Summe / Bauteil 0,6 mg

Partikelgröße in µm Anzahl Partikel gesamt

Anzahl Partikel reflektierend

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Partikelgröße in µm Anzahl Partikel gesamt

Anzahl Partikel reflektierend

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Partikelgrößen in µm

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Bauteilanforderungen:Kein Partikel >600µmBewertung: Bauteil n.i.O!

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Auswertung / Analyse

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größenverteilung, insbesondere Anzahl, Art und Größe der detektierten Partikel auf der Analysemembran. Das Mikroskop erfasst Hell-Dunkel-Kontraste auf der Membran und erfasst diese als Partikel. Ebenso werden reflektierende Partikel erfasst, die Hinweise auf etwaige metallische Partikel (vgl. Bild 14) geben. Bild 11 zeigt ein Beispiel für die Auswertung.

SauberkeitsspezifikationenIn Firmen der Automobil-, Land- und Baumaschinenindustrie werden diese Verfahren zu Ermittlung der Technischen Sau-berkeit angewandt und eingesetzt. Dabei werden sogenannte Sauberkeitsspezifikationen erstellt und auch an Zulieferer weitergegeben, um Bauteilanforderungen zu erfüllen und zu kontrollieren. Diese Analysen werden zumeist in internen oder externen Labors durchgeführt, die eigens für Analysen der Bauteilsauberkeit eingerichtet werden.

Im HYDAC FluidCareCenter hat der Kunde die Möglichkeit (neben Medien- und Filteranalysen) Bauteilsauberkeitsunter-suchungen durchführen zu lassen. Außerdem bietet HYDAC einen „Vor-Ort-Service“ an: Laborfahrzeuge von HYDAC sind mit Extraktionsgeräten (z. B. CTU’s) und Analyse-Equipment (z. B. einem automatisierten Auszählmikroskop) ausgestattet. So können direkt vor Ort Analysen durchgeführt werden. Bei Problemen berät HYDAC „just in Time“ und steht unterstüt-zend zur Seite.

Technische Sauberkeit – weltweitDeutschland ist Vorläufer im Thema „Technische Sauberkeit“. Auch international steigt das Interesse an diesem Thema. Daher steht HYDAC ebenso im Ausland mit Experten für das Thema „Technische Sauberkeit“ unterstützend zur Seite. Durch das Know-how in der Technischen Sauberkeit analysieren Experten von HYDAC nicht nur Bauteile und unterstützen bei der Prozessoptimierung, sie beraten auch bei Planung, Erstellung und Ausstattung von Sauberkeitslaboratorien. Extraktionsgeräte von HYDAC sind weltweit im Einsatz. Für jeden Kunden, jede Anforderung, jedes Bauteil findet sich im Angebot das passende System.

Die Technische Sauberkeit umfasst die Themen Bauteilsau-berkeitsuntersuchungen, Prozesskettenanalysen, Laborauf-bauten und Analysenequipment sowie das Thema „Sauber-keitsspezifikation“. HYDAC erstellt für Kunden Sauberkeitsspezifikationen ebenso wie für eigene Produkte.Spezifikationen sind für gewöhnlich angelehnt an die Richt-linien des VDA Band 19 / ISO 16232 und die Grenzwerte beziehen sich zumeist auf die Schmutzfracht, sowie die max. zulässige Anzahl und Größe der Partikel auf den Bauteilen. Erstellung und Aufbau einer SauberkeitsspezifikationDie Produktion von Bauteilen und Systemen gemäß Sauber-

keitsspezifikationen stellt sicher, dass die Auslieferqualität konstant bleibt. Vor Erstellung ist es wichtig zu klären, welche die empfindlichsten Komponenten des Systems sind. Man sollte die einzelnen Bauteile bzw. Systembereiche in Emp-findlichkeitsbereiche unterteilen:A = wenig Partikelempfindlich, z. B. Niederdrucksysteme mit großen SpalttoleranzenB = Partikelempfindlich, z. B.: Niederdrucksysteme mit kleinen SpalttoleranzenC = stark partikelempfindlich, z.B. Hochdrucksysteme mit kleinen Spalttoleranzen und hohen Anforderungen, Sicher-heitsrelevante Systeme. Für jede dieser Reinheitskatego-rien wird ein Maximalwert der partikulären Verschmutzung festgelegt. Des Weiteren werden die Flüssigkeitsreinhei-ten der einzelnen System- und Prozessfluide definiert.

In der Sauberkeitsspezifikation für die Bauteile werden i. A. folgende Punkte festgelegt:1. Ziel der Sauberkeitsspezifikation2. Gültigkeitsbereich3. Prüfumfang und -zyklen4. Probenentnahme5. Analyseverfahren6. Auswerteverfahren7. Genauigkeit8. Zu verwendende Prüfflüssigkeit 9. Dokumentation10. Grenzwerte11. Vorgehensweise bei Nichteinhaltung der Spezifikation

Wenn nur ein Bauteil in einer großen Serie mit n.i.O. bezeich-net wird, könnte man diesen sicher als Ausreißer bezeichnen. Solche Ausreißerregelungen sollten klar in den Sauberkeits-spezifikationen festgelegt sein. Sind in einer Serie mehrere Bauteile mit n.i.O bewertet worden, oder fällt gar eine ganze Serie bei der Analyse durch, so empfiehlt es sich, die Prozess-kette, die das jeweilige Bauteil durchläuft, näher zu betrachten und zu hinterfragen. Grenzwertüberschreitungen sind ein Indiz für Schwachstellen innerhalb der Prozesskette.

Prozesskettenanalyse: dem Schmutz auf der SpurProzesskettenanalysen werden durchgeführt, um Aussagen darüber treffen zu können, wo kritische Partikel entstehen oder verschleppt werden. Darüber hinaus wird Unterstützung angeboten, diesen Schmutz zukünftig aus dem Prozess zu entfernen, Partikelentstehung zu vermeiden und den gesam-ten Prozess zu optimieren. Hierbei ist es sehr wichtig, dass eine enge Zusammenarbeit mit dem Kunden erfolgt. In eini-gen Fällen ist es notwendig und sinnvoll, sich zusammen mit Maschinenhersteller und –Betreiber an einen Tisch zu setzen und die Probleme gemeinsam zu diskutieren. Die gesamte Prozesskette wird betrachtet und aufgenommen, einzelne Prozessschritte werden dokumentiert und Schwachstellen


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Bild 19: Die Prozesskettenanlayse betrachtet die gesamte Produktionslinie wie hier an einem Beispiel aus dem Bereich Automotive. Bild 20: Contamination Test Module von HYDACBild 21: Bestimmung der Partikelverschmutzung einer Analysemembram im Labor von HYDACBild 22: Contamination Test Unit von HYDAC

Bild 19

Bild 20 Bild 21

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Spezifikation und Analyse

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festgehalten. Zusammen mit dem Kunden werden die Ergeb-nisse diskutiert und Optimierungsmöglichkeiten überlegt, wel-che zeitnah und kostengünstig durchgeführt werden können. Nach Durchführung der Optimierungsmaßnahmen wird deren Effizienz durch definierte Bauteilsauberkeitsuntersuchungen geprüft.Der Leitsatz der Prozesskettenanalyse sollte immer lauten: „So optimal wie nötig, so günstig wie möglich“. Allgemeine Prozesskettenanalyse Welche Prozessschritte werden im Einzelnen betrachtet? Welche Fragestellungen gibt es? Hier einige Beispiele:Zulieferer

Wie werden die Bauteile angeliefert? Sauberkeitszustand?Logistik:

Steht die Sauberkeit der Verpackung im Verhältnis zu an-geforderten Bauteilsauberkeit?

Fertigung: Zustand und Art der Bearbeitungswerkzeuge?

Teilereinigungsanlagen: Wie und womit wird gespült? Effektivität?

Düsengeometrie? Filtration der Reinigungsmedien? Montage des Bauteils:

Span generierende Einbau von Ventilen oder anderen Bauteilen?

Prüfstand: Kontrolle der Medienqualität, z.B. durch Ölzustandsmes-sungen?

HauptschmutzeinbringerDie Mitarbeiter haben einen großen Einfluss auf die Tech-nische Sauberkeit in den einzelnen Prozessschritten. Sie können durch Unkenntnis, mangelnde Sensibilisierung zum Thema Technische Sauberkeit und fehlenden Produktbezug maßgeblich zur Einbringung und Verschleppung von Parti-keln beitragen. Durch Schulung, Einbindung in den Prozess (sowie in die Prozesskettenanalyse), Vorschlagswesen oder Diskussionsrunden können Mitarbeiter an dieses Thema nä-her herangeführt werden. Mitarbeiter können ihre Arbeit am Produkt sensibler betrachten und sich mit ihrer Arbeit besser identifizieren. Das Thema Technische Sauberkeit steht und fällt mit geschultem und sensiblem Personal. Hier lassen sich schon mit einfachen Mitteln große Kosten einsparen.

Für gewöhnlich wird die gesamte Prozesskette betrachtet. : Wenn durch Bauteilanalysen bekannt ist, dass die genutzte Teilereinigungsanlage den Schmutz nicht effektiv aus dem Bauteil herausbringt, sondern als sogenannter „Schmutzver-teiler“ arbeitet, kann man die Prozesskettenanalyse auf diesen Prozessschritt reduzieren, um gezielt zu optimieren.Durch Änderung und Kontrolle des Spülmediums, der Filt-ration, aber auch der richtigen Positionierung der Bauteile

beim Spülprozess, der Düsengeometrien und dem richtigen Reinigungsverfahren, kann man optimierte Sauberkeitswerte erreichen. Ebenso wichtig ist die richtige Positionierung der Teilereinigungsanlage innerhalb der Prozesskette. Dies kann ausschlaggebend für die Bauteilsauberkeit sein. In der Vergangenheit wurden zahlreiche Prozesskettenanaly-sen von HYDAC an Teilereinigungsanlagen durchgeführt. Die Sauberkeitswerte konnten dadurch um das bis zu 19-fache verbessert werden. Diese Analysen werden von fachkundigen HYDAC-Mitarbeitern durchgeführt, die auf langjährige Erfah-rung zurückgreifen können. Die Analysen finden heute in allen Branchen statt, wo kritische Partikel zu Ausfällen von Anlagen und Systemen führen können. So werden auch in Werken des HYDAC Firmenverbunds regelmäßig Prozesskettenanalysen durchgeführt, um die Qualität zu steigern, Kundenanforderun-gen noch besser zu erfüllen, sowie die Kundenzufriedenheit und das Vertrauen zu sichern und weiter zu steigern.

Entwicklung und AusblickIn den letzten 10-15 Jahren hat sich im Thema Technische Sauberkeit einiges getan. Die Entwicklung und Optimierung schreitet voran. Die Anforderungen an die Technische Sau-berkeit steigen stetig, ebenso wie die Anzahl der Branchen, die auf sie achten müssen und die Vorteile und Notwendigkeit der Technischen Sauberkeit erkennen. Dazu gehören inzwi-schen nicht mehr nur die Automobilbranche sowie der Land-, Bau- und Kommunalmaschinenindustrie, sondern auch die Bereiche Kraftwerk, Windenergie, Luft- und Raumfahrttechnik, Elektroindustrie, Medizintechnik, Solar- und Umwelttechnik, sowie optische Industrie und Aeronautik. Ein zunehmender Trend ist der Wunsch nach produktionsbe-gleitenden Bauteilsauberkeitsuntersuchungen. Heute finden Analysen meist in zentralen Sauberkeitslabors statt. Eine prozessbegleitende Analyse ist aus Kapazitätsgründen so kaum möglich und Wartezeiten auf Analyseergebnisse sind vorprogrammiert. Auf diesen Wunsch reagierend, wurde der CTM-FA von HYDAC entwickelt. Dieser Fluid Analyzer wurde als Modul zur Bestimmung der Partikelanzahl nach ISO 16232 konzipiert. Die Analyseflüssigkeit wird automatisch aufbereitet und mittels eines optischen Partikelzählers direkt ausgewertet. Diese Lösung bietet sich sowohl für die Automobil- und Zulie-fererindustrie an, als auch für den Motoren- und Getriebebau und für die Mobilhydraulik.Durch den Fortschritt der Technologien in allen Branchen, beispielsweise in punkto Umweltschutz, Kosteneinsparung und Energieeffizienz, werden neue Verfahren entwickelt, welche sich auch mit dem Thema der Technischen Sauberkeit befassen müssen. Gerade in der Automobilindustrie finden heutzutage viele Entwicklungen in Richtung „alternative Antriebe“ statt. Auf Kundenwunsch erarbeitete HYDAC eine Probenahmeapparatur für die Wasserstoffbetankung (vgl. Artikel „Probeentnahme-Einheit für Wasserstoff-Tankstellen“ in dem Kapitel „Steuer- und Regelungstechnik“). Die Reinheit


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des Kraftstoffs wasserstoffbetriebener Fahrzeuge ist ein grundlegender Faktor für die Lebensdauer und Effizienz der Brennstoffzellen. Mit Hilfe der PSA-H70 kann die Technische Sauberkeit des Wasserstoffs dort überwacht werden, wo die Betankung erfolgt. Direkt angeschlossen an die H2-Tankstelle, werden bei der Betankung Verunreinigungen auf der Membran aufgenommen. Nach Beendigung des Tankvorgangs wird die Probenahmeapparatur entkoppelt, die Membran entnommen und im Labor analysiert. Nach Austausch der Membran ist die Probenahmeapparatur direkt wieder einsatzbereit. Die Reinigung und Analyse wird als Dienstleistung von HYDAC angeboten.

Aufgrund erhöhter Ansprüche bezüglich der technischen Sauberkeit, wurde von Hydac ein Finish Spülstand konzipiert und in der Produktion eingesetzt. Auf dieser Anlage werden unterschiedliche Kraftstoffleitungen auf eine Endsauberkeit von 0 Partikel > 50 µm gespült. Mittlerweile ist bereits die zweite Anlage im Einsatz.Zukünftig steigende Anforderungen an die Technische Sauberkeit bei weiteren Bauteilen können ebenfalls durch speziell angepasste Hydac Spülstände umgesetzt werden.

Dies sind nur zwei Beispiele dafür, wie die Technische Sauberkeit Einzug in immer mehr Prozesse nimmt und als Werkzeug zur Qualitätssteigerung produzierter Bau-teile anerkannt wird. Sie ermöglicht eine Reduzierung der Nacharbeit, die Senkung von Reklamationsfällen, dient der Kostensenkung und somit der Erhaltung, Sicherung und Steigerung der Kundenzufriedenheit. In Kombination mit der Prozesskettenanalyse ist die Technische Sauberkeit ein Werkzeug zur kostengünstigen Prozessoptimierung nach dem Motto „So günstig wie möglich, so optimal wie nötig“.

Quellen:Contamination Management in der Praxis (HYDAC Filter Systems)HYDAC Norm: HN 18-50 Technische Sauberkeit, Anforderungen, Prüfungen QS Wikipedia

Forderung der Industrie nach messbar sauberen Komponenten

Erhebliche Qualitätsverbesserung und Vermeidung sogenannter Null-Kilometer-Ausfälle

Sehr hohe Relevanz für die Automobil- und Zulieferindustrie

Restschmutzanalyse zur Bestimmung der aktuellen Bauteil- und Mediensauberkeit

Prozesskettenanalayse (PKA) als Schlüssel um Technische Sauberkeit in der gesamten Produktion zu erreichen

Bei einer PKA werden alle Prozesschritte unter die Lupe genommen

Technische Sauberkeit auf einen Blick:

Bild 23

Bild 23: Eingesetzter Finish Spülstand zur Reinigung von Kraftstoffleitungen auf eine Endsauberkeit von 0 Partikel > 50µm

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Head Office Industriegebiet HYDAC INTERNATIONAL 66280 Sulzbach/Saar GMBH Deutschland

Telefon: +49 6897 509-01 Fax: +49 6897 509-577

E-Mail: [email protected] Internet: www.hydac.com

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Globale Präsenz.Lokale Kompetenz.www.hydac.com

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Technische Sauberkeit - Start: HYDAC · Ein erfolgreiches Abklingverhalten liegt vor, wenn...

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