Mit CO2-Schnee trocken und rückstandsfrei reinigen

Steigende Sauberkeitsanforderungen stabil und wirtschaftlich erfüllen

Mit der CO2-Schneestrahltechnologie lassen sich definierte Bauteilbereiche gezielt, trockene und rückstandsfrei reinigen, beispielsweise vor oder nach Laserschweißprozessen © acp - advanced clean production GmbH

Durch Trends wie Elektromobilität, Leichtbau, Miniaturisierung, und Industrie 4.0 ergeben sich auch für die industrielle Bauteilreinigung neue Aufgabenstellungen. Mit der quattroClean Schneestrahlreinigung bietet acp eine Lösung, mit der sich viele unterschiedliche Reinigungsaufgaben stabil, reproduzierbar und kosteneffizient erfüllen lassen. Zu den Vorteilen der trocknen, rückstandsfreien und umweltneutralen Reinigungstechnologie zählen individuelle Anpassbarkeit, geringer Platzbedarf, einfache Automatisierbarkeit sowie Integration in Fertigungslinien, Industrie 4.0-Produktionen und Reinräume.

Ob Automobil- und Zulieferindustrie, Fein- und Mikromechanik, Medizintechnik, Mechatronik, Elektronik oder andere Industriebereiche, die Anforderungen an die Teilereinigung verändern sich durch aktuelle Trends. Dazu zählen zunehmend kleinere und komplexere Bauteile und Komponenten.

Kürzere Produktlebenszyklen, geringere Stückzahlen bis hin zur Losgröße eins, der Einsatz neuer Werkstoffe und Materialkombinationen, beispielsweise für den Leichtbau, und neue beziehungsweise veränderte Fertigungsprozesse. Elektromobilität, autonomes Fahren und die Auslegung von Produktionsumgebungen entsprechend Industrie 4.0 sind weitere Entwicklungen, die Auswirkungen auf die Teilereinigung haben.

Sei es, dass sich Werkstoffkombination oder Oberflächenstrukturen nicht für eine nasschemische Reinigung eignen, nur bestimmte Bauteilbereiche wie beispielsweise Klebe-, Schweiß- oder Dichtflächen einen definierten Sauberkeitsgrad erfordern oder die Reinigung bei montierten Komponenten erfolgt.

Die CO2-Schneetrahlreinigung ermöglicht die trockene und schonende Entfernung von Partikeln nach der Laser-Direktstrukturierung von MID. © acp - advanced clean production GmbH

Skalierbare Reinigungslösung mit CO₂-Schnee

Für diese Anwendungsfälle bietet die acp – advanced clean production GmbH mit der quattroClean Schneestrahltechnologie eine prozesssichere und wirtschaftliche Lösung. Das skalierbare Reinigungssystem lässt sich einfach an unterschiedliche Bauteilgeometrien für eine selektive oder ganzflächige Behandlung anpassen.

Reinigungsmedium bei diesem umweltneutralen Verfahren ist – im Gegensatz zu Trockeneis – flüssiges Kohlendioxid, das als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus Biomasse entsteht. Es ist praktisch unbegrenzt haltbar und wird in Flaschen oder Tanks bereitgestellt.

Trockene, rückstandsfreie und gezielte Reinigung

Das flüssige CO₂ wird durch die verschleißfreie Zweistoffring-Düse des acp-Systems geleitet und entspannt beim Austritt zu feinen CO₂-Kristallen. Sie werden durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Diese patentierte Technologie sorgt für eine homogene Reinigungsleistung – auch bei großflächigeren Anwendungen mit mehreren Düsen.

Trifft der gut fokussierbare, minus 78,5°C kalte Schnee-Druckluftstrahl auf die zu reinigende Oberfläche auf, kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Sublimations- und Lösemitteleffekt. Durch diese vier Wirkmechanismen entfernt das quattroClean-System filmische Kontaminationen, beispielsweise Reste von Kühlschmiermitteln, Bearbeitungsölen, Polierpasten, Trennmitteln und Silikonen, sowie partikuläre Verunreinigungen wie Späne, Staub und Abrieb zuverlässig und reproduzierbar. Da die Reinigung durch den nicht brennbaren, nicht korrosiven und ungiftigen CO₂-Schnee materialschonend erfolgt, können auch empfindliche und fein strukturierte Oberflächen behandelt werden.

Durch die aerodynamische Kraft des Strahls werden abgelöste Verunreinigen weggeströmt und gemeinsam mit dem in den gasförmigen Zustand sublimierten CO₂ aus der Reinigungszelle abgesaugt. Die Werkstücke sind nach der Reinigung trocken und können sofort weiterverarbeitet beziehungsweise verpackt werden.

Gegenüber der herkömmlichen Reinigung, beispielsweise mit Ultraschall oder Wasserhochdruck, bietet das quattroClean-System den Vorteil, dass die aufgerauten Laserstrukturen gleichzeitig eingeebnet (rechts) werden. © acp - advanced clean production GmbH

Reinigungslösung für unterschiedlichste Produkte

Die quattroClean Schneestrahltechnologie hat sich bei sehr unterschiedlichen Anwendungen in verschiedenen Branchen bewährt. so ist das Reinigungssystem beispielsweise bereits seit mehreren Jahren im Einsatz, um Ablationsrückständen bei der Herstellung von spritzgegossenen Schaltungsträgern (MID) mit der LDS-Technologie abzureinigen.

Gegenüber der herkömmlichen Reinigung, beispielsweise mit Ultraschall oder Wasserhochdruck, bietet das quattroClean-System den Vorteil, dass die aufgerauten Laserstrukturen gleichzeitig eingeebnet werden, was zu einer einfacheren Aufbau- und Verbindungstechnik beiträgt. Die Entfernung von Laserrückständen ist auch die Reinigungsaufgabe bei einer Anwendung in der Batterieherstellung.

Dabei sind Rückstände aus der Laserbearbeitung von Zellen, die zu einem Kurzschluss führen könnten, gezielt und prozesssicher zu entfernen. Ein Sensorhersteller nutzt die Schneestrahltechnologie von acp um Partikel vor dem Verpacken beschädigungsempfindlicher Sensoren abzureinigen. Für diese Anwendung wurde eine hermetisch geschlossene Reinigungszelle konzipiert, die in einen Sauberraum integriert und mit einer Filter-Fan-Unit für die Reinluftversorgung ausgestattet ist.

Eingesetzt wird das quattroClean-System auch für die fertigungsintegrierte Reinigung von Motorkolben vor der optischen Vermessung der Mantelflächen. Das Teilehandling erfolgt durch einen Roboter. Das System arbeitet im One-Piece-Flow des Produktionssystems mit einer Reinigungsleistung von 11cm²/sek.

Im Stanzbereich ermöglicht ein quasi manuelles System die Abreinigung der Fertigungsrückstände von den Stanzbändern direkt nach dem Stanzen. Diese Einzelteilreinigung ersetzt die sonst übliche nasschemische Reinigung.

Kompakt, einfach automatisierbar und zielgerichtet steuerbar

Durch sein modulares Konzept ermöglicht das quattroClean-System der acp die einfache und platzsparende Anpassung an kundenspezifische Aufgaben. So lassen sich manuelle und teilautomatisierte Reinigungssysteme ebenso realisieren wie vollautomatische Lösungen, inklusive Integration in bestehende Fertigungs-, Montage- und Verpackungslinien.

Alle Prozessparameter wie Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid sowie Strahlzeit werden durch Reinigungsversuche im Technikum von acp exakt auf die jeweilige Applikation, die Materialeigenschaften sowie die abzureinigenden Kontaminationen abgestimmt. Sie können als Reinigungsprogramme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden. Systeme in Reinraumausführung lassen sich entsprechend der Aufgabenstellung mit einem lokalen Reinraumsystem und einer speziell angepassten Absaugung realisieren.

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