Kontaminationsrisiko sensibler Bauteile senken

Bereits mikroskopisch kleine Partikel können die Funktionsfähigkeit von empfindlichen Bauteilen massiv beeinträchtigen. In Branchen wie der Automobil­industrie, dem Maschinenbau oder der ­Mikromechanik, in denen immer kleinere Komponenten gefordert werden, gewinnt die technische Sauberkeit daher zunehmend an Bedeutung.

Um die vorgegebenen Partikelhöchstwerte gemäß VDA 19 bzw. ISO 16232 nicht zu überschreiten, müssen die Betriebe daher Maßnahmen zur Sicherstellung der Bauteilsauberkeit in ihre Prozesse integrieren. Dies betrifft nicht nur wichtige Fertigungs- und Montageschritte, sondern auch die Bereiche Logistik und Verpackung. Doch trotz der strengen Richtlinien sind kundenspezifische Sauberraum-Komplettlösungen mit gezielt aufeinander abgestimmten Komponenten und Prozessschritten noch immer sehr selten. Wie ein solches System aufgebaut sein kann, zeigte das Cleaning Excellence Center (CEC) auf der parts2clean 2018: Das Kompetenznetzwerke präsentierte eine Demoanlage, die eine abgestimmte Prozesskette von der Entgratung bis zur Qualitätsanalyse beinhaltete. In intensiven Fachgesprächen kristallisierte sich dabei heraus, dass derzeit besonders die Schritte Transport, Lagerung und Entpacken Schwachstellen in der Sauberkeitskette bilden.

Von der Automobilindustrie bis zur ­Mikromechanik
In vielen industriellen Bereichen – darunter die Automobilindustrie, der Maschinenbau und die Mikro­mechanik – ist die Bauteilsauberkeit ein wichtiges Qualitätsmerkmal, das für die Zuverlässigkeit und Funktion von Maschinen sowie Produktionsteilen entscheidend ist. Um das Risiko von Beeinträchtigungen zu minimieren, legen die Richtlinien VDA 19 und ISO 16232 sowie herstellerspezifische Normen Restschmutz-Höchstgrenzen für alle relevanten Prozesse und Komponenten fest. Die Einhaltung dieser Vorgaben muss dabei fortlaufend nachgewiesen werden: „Es geht darum, eine mögliche Verunreinigung festzustellen und potentiell schädliche Partikel zu quantifizieren“, erklärt Ralf Nerling, Generalbevollmächtigter der Firmengruppe Nerling und Vorsitzender des CEC. „Aus diesem Grund sind in der Regel die Installation eines Sauberraumsystems und eine regelmäßige Überprüfung von Raumkonditionen und Produkten notwendig.“

Fortschritte bei der Umsetzung der ­technischen Sauberkeit
Wie die Implementierung einer derartigen Lösung aussehen kann, zeigte das CEC beispielhaft anhand einer Demoanlage auf der parts2clean 2018 in Stuttgart. Der Standverbund gewährte einen Komplettüberblick über die gesamte Prozesskette der Bauteilsauberkeit einschließlich der Qualitätssicherung. „Der Prozessstand war in drei Sektoren aufgeteilt“, so Nerling. „Beim ersten Bereich handelte es sich um Entgraten und Reinigen inklusive der Prozesschemie, beim zweiten um Logistik; also Transport und Lagerung einschließlich der Schleusensysteme zum Sauberkeitslabor.“ Den letzten Abschnitt bildete die Prüfung der Bauteilsauberkeit einschließlich der dazugehörigen Einrichtungen im ISO7-Reinraum, darunter Systeme zur Partikel-Extraktion, Filtertrocknung und Gravimetrie. Im Rahmen von Führungen wurden den Besuchern die einzelnen Stationen und Zusammenhänge erläutert. Dabei wurde auch auf zwei eigens gestaltete MindMap-Tableaus zu den Themen „Reinigung“ und „Prüfung“ eingegangen: „Sie zeigen die gesamte Logik der Bauteilreinigung beziehungsweise -prüfung und die zu beachtenden Einflussfaktoren auf und sind bei den Besuchern auf besonders großes Interesse gestoßen“, erläutert der Vorsitzende.
Darüber hinaus wurde in intensiven Gesprächen zwischen Standbesuchern und Ausstellern deutlich, dass die Bereiche Entgraten und Reinigen sowie Prüfung von vielen Unternehmen mittlerweile sehr erfolgreich gehandhabt werden. „Das ist aus unserer Sicht eine sehr positive Entwicklung. Als eine Schwachstelle der Sauberkeitskette wurde jedoch der Sektor Logistik benannt, also die Strecke zwischen dem Ende des Reinigungsvorgangs und der weiteren Verwendung des Bauteils“, so Nerling. „Es entstand der Eindruck, dass die Betriebe aktuell sehr viel Aufwand bei Reinigung und Verpackung betreiben, dieser jedoch durch nicht sachgemäßes Handling bei Transport, Lagerung und Entpacken in großen Teilen wieder zunichte gemacht wird.“ Die Unternehmen stehen dabei vor der Herausforderung, dass diese Prozesse von externen Dienstleistern durchgeführt werden, deren Mitarbeiter nicht über das nötige Wissen beziehungsweise die notwendige Ausbildung verfügen. Das CEC betrachtet es daher als sinnvoll, das gesamte, an der – bis zur Endmontage reichenden – Sauberkeitskette beteiligte Personal darüber aufzuklären, welche Auswirkung Partikel auf die Funktionalität der Endprodukte ausüben können und wie sich Verunreinigungen vermeiden lassen. „Leider werden die dafür notwendigen Schulungen derzeit häufig nur als Kostenfaktor betrachtet und der mögliche Return on Investment zu konservativ bewertet“, betont Nerling.

Weitere Informationen zur technischen Sauberkeit von der Entgratung bis zur Endmontage unter: www.cec-leonberg.de
Aufgrund des großen Interesses auf der p2c stehen online auch die MindMaps „Reingung“ und „Prüfung“ zum kostenlosen Download zur Verfügung.

Herausforderungen für die Zukunft
Insgesamt identifiziert das CEC für Unternehmen folgende wesentliche Aufgaben, um den gesamten Prozess von der Entgratung bis zur Endmontage im Hinblick auf die technische Sauberkeit wirtschaftlich gestalten zu können:

1. Die Forderungen zur Bauteilsauberkeit sollten auf einem wirtschaftlich vertretbaren Level gehalten werden. Optimal sind Komponenten und Produkte, die Sauberkeitswerte bis zum mittleren Bereich (200 – 400 µm) erfordern, während der feine und damit kostenaufwändige Bereich bis zu einer Partikelgröße von 200 µm vermieden werden sollte.
2. Die Produktionsräume, in denen erhöhte Sauberkeit relevant ist, sollten für den Normalverkehr gesperrt werden, damit keine unnötige Aufwirbelung von Schmutzteilchen erfolgt.
3. Zugerscheinungen durch offene Fenster und Tore sind zu vermeiden, eventuell sollte mit Zufahrtsschleusen gearbeitet werden.
4. Das Personal sollte je nach Räumlichkeit mit der den dortigen Sauberkeitsanforderungen entsprechenden Kleidung ausgestattet werden.
5. Regelmäßige Schulungen aller am „sauberen Produktionsprozess“ beteiligten Personen bis zur Endmontage sind zu empfehlen.