Das richtige Konzept im Sauberraum

Durchgängige Konzeption zur Reduzierung von Schmutzpartikeln

© 2014 DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.

Abrieb entfernen – Der DEPRAG Particle Killer © 2014 DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.

Gerade in der Automobiltechnik gewinnt die Technische Sauberkeit immer größeren Stellenwert. Kleinste Partikel können verheerenden Schaden anrichten. So zum Beispiel bei der Montage von Leiterplatinen, wenn ein Span ungewollt Leiterbahnen verbindet und einen Kurzschluss auslöst.

Schmutzpartikel haben selbst Einfluss auf die Funktion von Bauteilen, sie verstopfen Düsen oder Filter, blockieren Ventile oder bewirken ein Klemmen der Lager. Die Anforderung an immer höhere Leistungsdichten führt zudem zu komplexer werdenden Bauteilen und Aggregaten, die enger toleriert sind.

Die Bedeutung der Technischen Sauberkeit ist in den letzten Jahren, begonnen mit aktiven und passiven fahrsicherheitsrelevanten Systemen, wie z.B. ABS, über Diesel- und Direkteinspritzer bis hin zu variablen Nockenwellenverstellern und bleifreien Lagerschalen deutlich gestiegen.

Mit dem Ziel brisante Verunreinigungen durch Partikel von 50 - 1000 µm zu verhindern, hat der VDA mit seinen Publikationen VDA 19 zur Prüfung der Bauteile auf Technische Sauberkeit und dem "VDA 19.2 Technische Sauberkeit in der Montage" zur Weiterverarbeitung sauberer Einzelteile einen umfassenden Leitfaden geschaffen.

Gesamten Montageprozess berücksichtigen

"Die Technische Sauberkeit ist kein losgelöster Prozess. Die Konzeption der Technischen Sauberkeit betrifft alle Bereiche, begonnen bei der Schulung des Personals, der Konstruktion, der Fertigung der Bauteile, der Fertigungsumgebung, der Logistik, der Montage, der Montageeinrichtungen und der Montageumgebung", so Jürgen Hierold, Vertriebsleiter der DEPRAG.

Gerade die Auswahl der geeigneten Montageeinrichtungen in der Fügetechnik geraten immer stärker in den Fokus. "Ein hoher Anspruch an uns Anlagenbauer, der nur durch aufeinander abgestimmte Komponenten und innovative Techniken ohne großen Mehraufwand und zu wettbewerbsfähigen Kosten erfüllt werden kann", weiß Jürgen Hierold.

"Mit unserem CleanFeed haben wir ein durchgängiges Konzept zur Technischen Sauberkeit geschaffen, das jahrzehntelanges Prozesswissen, sowie Lösungen und für die Technische Sauberkeit entwickelte Komponenten umfasst", so Jürgen Hierold.

Denn schon in den 1980iger Jahren hat sich der Amberger Schraubspezialist DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. mit dieser Problematik befasst. Mit Erfolg. Der Maschinenbauer lieferte Schraubanlagen für die Montage von Diskettenlaufwerken für namhafte US-Hersteller.

"Die Montagebedingungen für den Schraubprozess entsprachen sogar Reinraumanforderungen", erinnert sich Hierold. "Wir überzeugten unsere Kunden besonders durch unsere Vorgehensweise, sämtliche Planungs-, Fertigungs- und Montageschritte in Betracht zu ziehen."

Hier erweist sich natürlich als Vorteil, wenn - wie bei der DEPRAG - alle Komponenten auf einander abgestimmt werden können, weil sie aus einer Hand kommen. Der One-Stop-Shop überzeugt mit hochwertigen, ausgewogenen Segmenten, die alle eines zum Ziel haben - die Vermeidung von Abrieb beim Zuführen der Verbindungsteile und das systematische Absaugen von Schmutzpartikeln beim eigentlichen Schraubprozess.

Doch wie geht man bestmöglich vor? Zunächst gilt es, die Sauberkeitsanforderungen für das entsprechende Produkt exakt zu definieren. Nur in der Kooperation von Qualitätsmanagement, Konstruktion, Fertigung und Logistik ergibt sich die größtmögliche Technische Sauberkeit und damit Sicherheit. Geschultes Personal ist ebenso wichtig wie die saubere Fertigungsumgebung. Entscheidend ist, den Sauberraum akribisch rein zu halten. Es gilt vor allem, weder durch Mensch, Material oder Transport Störpartikel "einzuschleppen".

Schon bei der Konstruktion der Bauteile lassen sich Geometrien vermeiden, an denen sich Partikel ablagern können (Beispiel: Durchgangsbohrung statt Sackloch). Darüber hinaus ist die Auswahl geeigneter Materialien (wie z.B. poliertes Edelstahl oder eloxierte Aluminiumoberflächen) sinnvoll. Neben den Schraubwerkzeugen für den Einsatz in Sauberräumen, kommt gerade auch der Zuführtechnik eine große Bedeutung zu.

Bei der Vereinzelung der Schraubverbindungselemente lässt sich die Partikelzahl durch die Wahl der richtigen Technik entscheidend verringern. Die gängigen Vibrationswendelförderer transportieren Schrauben durch Wurfbewegungen im Fördertopf. Die Schrauben reiben aneinander - es entstehen Störpartikel durch Abrieb.

Hubschienenförderer - Alternative zum Vibrationswendelförderer

Hubschienenförderer sind die Alternative zum Vibrationswendelförderer, wenn eine sehr bauteilschonende, abriebarme Förderung benötigt wird. DEPRAG Hubschienenförderer stehen in 2 Baugrößen mit 0,15 l oder 1,5 l Füllvolumen zur Verfügung. Das Fördergut im Vorratsbehälter wird durch eine Schwenkbewegung einer entsprechend angepassten segmentförmigen Hubschiene geschöpft. Auf dieser Schiene gleitet das Fördergut mittels Schwerkraft durch mechanische Schikanen hindurch und gelangt so sortiert in die Schraubenvereinzelung. Nicht lagerichtig geförderte Teile, gelangen durch mechanische Schikanen wieder in den Füllbehälter.

Ein Sensor in der Bevorratungsschiene regelt dabei die Anzahl der notwendigen Hubbewegungen. Wird weniger Fördergut vom Bediener verarbeitet, dann stellt das Zuführgerät auch entsprechend weniger bereit. Arbeiten mehrere unterschiedliche Bedienpersonen mit einem Zuführgerät, so leidet die Effizienz des Arbeitsablaufes oft an der unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeit der einzelnen Mitarbeiter.

Wird das Schraubwerkzeug durch einen Bediener geführt, passt sich das DEPRAG Zuführgerät individuell an die Arbeitsgeschwindigkeit der einzelnen Mitarbeiter an. Bei Schichtwechsel sind die individuellen Bedienparameter (Speicherung bis zu 10 Datensätze) abrufbar. Kein Mitarbeiter fühlt sich ausgebremst, keiner überfordert. Mit einem optionalen RFID Interface-System können die personenspezifischen Parameter - einmal über das Display eingegeben - komfortabel mit einem Bedienerchip aktiviert werden.

Die hohe Fertigungstiefe, die Verwendung von gehärteten, verschleißfesten Materialien sowie spezifische Beschichtungsverfahren sichern die gleichbleibend hohe Qualität, hohe Verfügbarkeit und Effizienz der DEPRAG Hubschienenförderer.

Integrierte Vakuumquellen erhöhen die Technische Sauberkeit

Wird die Schraube dem Schraubgerät direkt über dem Bauteil zugeführt, ist eine Kontaminierung mit herabfallenden Teilchen nicht auszuschließen. "Besser ist es, nach Alternativen zu suchen", unterstreicht der Experte. "Mit unserem Particle Killer bieten wir eine erprobte Lösung". So funktioniert die Zuführung sauber und sicher:
Die benötigte Schraube wird für den nächsten Schraubvorgang mit Blasluft eingeschossen.

Eventuell dabei austretende Schmutzteilchen werden mittels Vakuum abgesaugt. Die abgesaugten Schmutzpartikel werden durch einen Filter mit transparentem Sichtfenster und einem auswechselbaren Filterelement aufgefangen. Anschließend wird das gereinigte Verbindungselement ins Schraubmodul zugeführt (Inline Variante) oder zum Abpicken bereitgestellt (Pick&Place Variante). "Vakuumquellen an allen relevanten Stellen erhöhen die Sauberkeit und empfehlen sich an sämtlichen Restabriebsstellen", stellt DEPRAG Vertriebsleiter Hierold fest.

Über die Zuführtechnik hinaus - der Gesamtprozess entscheidet

Das durchgängige CleanFeed Konzept hat noch weitere Montageschritte im Blickfeld. Beim Eingriff der Schrauberklinge in den Schraubenantrieb können unerwünschte Abriebpartikel entstehen. DEPRAG Schrauber aus der Serie MINIMAT®-EC-Servo senken die Drehzahl während des Einfädelns der Schraube ab.

Eingebaute Sensorik verhilft zur Erkennung der genauen Schrauberposition und unterstützt den korrekten Eingriff der Klinge in den Schraubenkopf. Erst nach dem Einfädeln erfolgt der Impuls zur Drehzahlerhöhung für das Verschrauben. Die Folge: Schädlicher Abrieb wird verringert. Die verbleibenden Restpartikel werden auch hier über Vakuumquellen abgesaugt.

Abdeck- und Schraubschablonen auf den Bauteilen reduzieren das Risiko, dass gefährliche Partikel durch die Schwerkraft auf die Bauteile gelangen. Warum die Schwerkraft der Partikel nicht nutzen? "Alle unsere Schraubfunktionsmodule lassen sich aufgrund Ihrer geringen Baulänge auch für Unterflur-Verschraubungen einsetzen", so Jürgen Hierold. Zusätzliche Einrichtungen, wie Schmutzfänger, sammeln anschließend die herabfallenden Partikel zum einfachen Entfernen auf.

Durch die Verwendung von ESD-fähigen Materialien kann zudem eine Verschmutzung durch elektrostatische Aufladung reduziert werden. Jürgen Hierold: "Unser CleanFeed Gesamtpaket umfasst alle möglichen Maßnahmen zur Partikelminimierung."

Für den Aufbau einer Produktion im Sauberraum empfiehlt es sich, einen Anlagenbauer auszuwählen, der alle Kernkomponenten des Schraubautomaten aus eigener Entwicklung und Fertigung anbietet. "So ist die Abstimmung der einzelnen Teile und Prozesse wie Zuführen, Positionieren, Schrauben bestmöglich gewährleistet. Der Gesamtprozess lässt sich unter dem Aspekt der Technischen Sauberkeit betrachten, auswerten und weiter optimieren."

Die Miniaturisierung in der Technik schreitet voran. Die Technische Sauberkeit im Fertigungsprozess steht im Brennpunkt und wird zum Qualitätszeichen. Was in Automobilbau und Computertechnik in sensiblen Bereichen zum Standard gehört, greift auch auf Zulieferer oder andere Branchen über. Wer die hohen Sauberkeitsanforderungen erfüllt, hat gute Marktchancen. Jürgen Hierold: "Wir sind mit dem DEPRAG CleanFeed Konzept auf die Zukunft vorbereitet. Wir beherrschen das."

Quelle: DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.