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Der Reinheit letzter Schliff

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Moderne Produktionstechnologien erfordern oftmals einen hohen Reinheitsgrad der zu bearbeitenden Teile. Das Vakuumlöten von Aluminiumkühlern ist ein Beispiel dafür. Schon kleinste Verunreinigungen stellen das Ergebnis des Prozesses in Frage. Die Suche nach einem technisch und ökonomisch geeigneten Reinigungsverfahren hat dabei zu VAIOCS, einer noch jungen Anlagentechnik geführt.

Steeb Industriekühler Haugg, ein Unternehmen der Haugg-Gruppe mit Sitz in Sulz am Neckar, produziert Aluminiumkühler in Block- und Schalenbauweise. Kleine Serien bis hin zu Losgröße eins gehören zum Fertigungsalltag. In der Vergangenheit setzte man bei der Herstellung der Kühler auf das Salzbadlöten. Ein Verfahren, das nicht mehr den neuesten Stand der Technik widerspiegelt, wie der verantwortliche Ingenieur Bernd Wössner erklärt: „Das Salzbadlöten hat zwei schwerwiegende Nachteile. Zum einen ist das Verfahren aus ökologischen Aspekten bedenklich und bedarf aufwendiger Spül- und Neutralisationsmaßnahmen. Zum anderen ist diese Technik auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht mehr zeitgemäß, so daß wir auf ein produktiveres und umweltfreundlicheres Verfahren umstellen wollten.“

Produzieren ohne Sondermüll
Mit dem Vakuumlöten war die gesuchte Alternative schnell gefunden. Das Verfahren vereint Ökologie und Ökonomie in nahezu idealer Weise. Es fallen weder Sondermüll noch sonstige schwer entsorgbare Abfälle an, und die Wirtschaftlichkeit stimmt ebenfalls.
Für Steeb Industriekühler Haugg fiel die millionenschwere Investition in zwei hochmoderne Vakuumlötanlagen unter diesen Voraussetzungen nicht schwer. Weit schwieriger gestaltete sich die Suche nach einem geeigneten Reinigungsverfahren, denn das Vakuumlöten stellt höchste Ansprüche an den Reinheitsgrad der Teile.
Keine Reinigung mit CKW
„Der Hersteller der Vakuumlötanlagen wies darauf hin, daß die Teile höchsten Reinheitsanforderungen genügen müssen, um ein sicheres Funktionieren des Verfahrens garantieren zu können. Daß sich die Sache dann als so schwierig herausstellen würde, hatte zu Beginn des Projektes allerdings niemand geglaubt“, resümiert Bernd Wössner. Die hohen umweltrelevanten Grundsätze des Unternehmens machten die Suche nach dem geeigneten Reinigungsverfahren nicht eben leichter. Mit CKW wollte man denn in Sulz aus ökologischen Gründen auf gar keinen Fall reinigen. Verständlich, gibt es doch auf dem Firmengelände quasi als Erbe eines ehemals dort angesiedelten Industriebetriebes ohnehin ein CKW-Altlastenproblem.
Problemlösung mit VAIOCS
Also galt es, ein zu der zukunftsweisenden Vakuumtechnologie passendes Reinigungsverfahren zu finden. Der Zufall wollte es, daß Bernd Wössner auf einen interessanten Artikel in einer Fachzeitschrift stieß, der seine Aufmerksamkeit weckte. Nach ersten Informationen hatten der Brettener Oberflächentechnikspezialist EMO und der Chemiekonzern DOW Europe ein innovatives Verfahren entwickelt, das die gestellten Anforderungen erfüllen könnte. Schnell war der persönliche Kontakt zu EMO hergestellt und Wössner ließ sich intensiv über die Gerätegeneration VAIOCS, das Kürzel steht für Vacuum Assisted Inorganic Organic Cleaning System, beraten.
Die Vorteile dieser Reinigungsanlagen bringt EMO-Geschäftsführer Wolfgang Müller auf den Punkt: „Dieses Anlagenkonzept sieht den Einsatz von KW, CKW oder modifizierten Alkoholen in ein und derselben Anlage vor. Der eigentliche Reinigungsprozeß läuft dabei unter Vakuum ab. Bei entsprechendem Unterdruck können Kohlenwasserstoff-Reiniger oder modifizierte Alkohole der Klasse A III über ihrem eigentlichen Flammpunkt und ohne aufwendige Exschutzmaßnahmen eingesetzt werden. Die hohe Temperatur sorgt für beste Reinigungs- und Trocknungsergebnisse.“
Reinigen mit modifiziertem Alkohol
Besonders verlockend hörten sich für Wössner die Eigenschaften des Reinigungsfluids DOWCLENE an, das zur Gruppe der modifizierten Alkohole gehört. Laut EMO sollte sich der Stoff in Verbindung mit der neuen Anlagentechnik durch hervorragende Reinigungseigenschaften und beste Umweltverträglichkeit auszeichnen. Auf graue Theorie wollte sich Wössner dennoch nicht verlassen, vielmehr sollte die Anlage unter Praxisbedingungen in ersten Versuchen ihre Tauglichkeit unter Beweis stellen. Dazu wurden Aluminiumteile des Kühlerherstellers bei EMO in Bretten gereinigt, anschließend mit möglichst geringem Zeitverlust manuell zu kompletten Kühlern pakettiert und in der Vakuumanlage gelötet.
Reinigungsqualität bestimmt Produktqualität
Die Teile selbst liegen als Schüttgut vor und sind von den vorangehenden Bearbeitungsschritten wie Stanzen oder Drehen in geringem Maße mit Zieh- und Schmierölen benetzt. Anorganische Verunreinigungen treten nicht auf. Schon nach den ersten Versuchsreihen zeigte sich, daß die Reinigungsergebnisse mit dem Reiniger DOWCLENE die hochgesteckten Erwartungen erfüllten. Im direkten Vergleich PER – DOWCLENE erreichte der modifizierte Alkohol mühelos CKW-Niveau, übertraf es sogar in einigen Punkten. „Durch den hervorragenden Reinheitsgrad hatten wir ein großes Problem vom Tisch, denn selbst geringste Verschmutzungen hätten fatale Folgen. Die Fettrückstände würden in der Vakuumanlage verdampfen, so daß diese ihr Endvakuum von 5 x 10 -5 mbar niemals erreichen könnte. Das Resultat wären qualitativ schlecht gelötete Produkte, die die anschließende Druckprüfung nicht bestehen könnten“, erklärt Wössner und fährt fort: „Qualitätsprobleme aufgrund verunreinigter Teile sind dank der VAIOCS-Anlage ausgeschlossen. Die Lötanlagen erreichen problemlos ihr Vakuum und unsere Kühler passieren ohne Beanstandung die Qualitätsprüfung.
Die Verfahrensschritte in der Übersicht
Der Reinigungsprozeß findet unter permanentem Vakuum von etwa 100 mbar statt. Als erster Schritt erfolgt eine Tauchreinigung mit heißem Reinigungsmittel aus dem Flutbehälter. Selbstverständlich fährt man den Reiniger im Kreislauf, er gelangt nach Beendigung der Tauchreinigung über eine Filtereinheit wieder in den Flutbehälter zurück. Es schließt sich eine Dampfentfettungsphase an, bei der Reinigungsmitteldampf für eine vollständige Entfettung der Teile sorgt. Dieser Dampf wird anschließend über einen Kondensator geführt, abgekühlt und als reines Destillat wieder dem Flutbehälter zugeführt.
Was bleibt, ist die Trocknung der Teile. Der Anlagenhersteller setzt hier auf eine zweistufige Intensivtrocknung. Die erste Stufe findet unter Vakuum mit circa 20 mbar statt. Die mit Reinigungsmittel angereicherte Kammerluft wird über einen Kondensator geführt und abgekühlt. Dabei kondensiert ein Großteil der Reinigungsmittelanteile aus. Stufe zwei beinhaltet die anschließende Spülung mit Frischluft. Dieser Vorgang stellt die Beseitigung eventuell noch vorhandener Reinigungsmittelrückstände sicher. In der Praxis hat sich diese Intensivtrocknung laut Müller auch bei Teilen mit schwierigster Geometrie als absolut sicher und rückstandsfrei erwiesen.
Von der Bestellung bis zur Installation der Anlage in Sulz vergingen nur etwas mehr als drei Monate. Nach übereinstimmender Auskunft von Hersteller und Anwender lief die Anlage vom ersten Tag an ohne Probleme. Die komplette Installation und Inbetriebnahme des Reinigungssystems war in zwei Tagen erledigt. Von der Bedienfreundlichkeit der Anlage zeigt sich Bernd Wössner mehr als zufrieden: „Unsere Mitarbeiter konnten die Anlagen ohne Schulungen praktisch sofort bedienen. Gleich nach der Installation nahmen wir den Betrieb auf und hatten bis heute keine Störungen.“
Zielvereinbarung erreicht
In Sachen Leistungsfähigkeit erreichte die EMO-Anlage von Anfang an die vereinbarten Ziele. Zur Zeit liegt man bei einem Durchsatz von vier bis fünf Chargen pro Stunde, wobei in hauseigenen Transportbehältern mit den Abmessungen 1500 x 600 x 500 Millimeter bei einem Korbgewicht von maximal 200 Kilogramm gereinigt wird. Bei entsprechender Optimierung einiger Prozeßparameter ließe sich die Leistung noch geringfügig steigern. Bei Steeb Industriekühler Haugg ist man sich jedengalls sicher, mit VAIOCS die richtige Entscheidung getroffen zu haben.
E mav 318
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