Technische Sauberkeit

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1 Technische Sauberkeit Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht.

2 Technische Sauberkeit: Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht. 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 umgestellt, 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 Verfügbarkeit 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 Kundenzufriedenheit steigert. Somit werden das Vertrauen der Kunden 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 Technische Sauberkeit) im Jahre 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 Im Jahre 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 beschäftigt. Als internationale Norm wurde 2007 die ISO 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 sichert eine repräsentative Analyse und vergleichbare Ergebnisse. Bestimmung der Restschmutzmenge auf Bauteilen Die Ermittlung von Restschmutzmengen auf Bauteilen erfolgt nach quantitativen und qualitativen Gesichtspunkten. Quantitativ Gravimetrie (Schmutzfracht, z. B. in mg/bauteil) Qualitativ Granulometrie: (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 werden Bauteile in zwei verschiedene Gruppen klassifiziert: Gruppe 1: Bauteile mit einfach zugänglichen Oberflächen, bzw. leicht zugänglichen Innenflächen (z.b. Getriebe- und Pumpengehäuse) Gruppe 2: vormontierte Baugruppen Bauteile bei denen die Innenflächen zu beproben sind Extraktionsverfahren (siehe Bild ) Auf die Bauteilspezifizierung folgt die Frage nach den möglichen Extraktionsverfahren. Der VDA Band 19 gibt 4 Verfahren zur Extraktion vor: 1. Schütteln 2. Ultraschall 3. Spritzen (Druckspülen) 4. Spülen (Prüfstand) 1. Schüttelverfahren Das Prüfobjekt wird mit Prüfflüssigkeit befüllt und die Öffnungen 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 2

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

4 Technische Sauberkeit: Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht. kaum reproduzierbar ist. Bei der Anwendung von automatisierten 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. Ultraschallverfahren Mit Ultraschallextraktion wird die über ein flüssiges Medium vermittelte Einwirkung mechanischer Schwingungen im Bereich khz auf die Oberfläche des Prüfobjektes bezeichnet. Die Reinigung erfolgt dabei entweder in Tauchbädern, deren Boden oder Seitenwände mit Ultraschall-Schwingelementen 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 / Druckspülen Unter 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. Spülen Die Reinheit von Bauteilen und Komplettsystemen (wie z. B. Pumpen, Common-Rail-Systeme usw.), die einen Spül- oder Prüfstand durchlaufen, kann unter bestimmten Voraussetzungen 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 automatischem / indirektem Wert festgestellt, kann zukünftig die Analyse des indirekten Wertes als Qualitätsmaßstab gewählt werden. Dieses Verfahren eignet sich dazu, in Serienprüfungen die Reinheit der ausgelieferten Ware schnell und einfach zu dokumentieren. Das Ziel dieser kontinuierlichen Reinheitsüberwachung ist die Überwachung der Prozesssicherheit bezüglich der Systemreinheit bei Auslieferung. Für alle Extraktionsarten gilt: 1. Die Spülung muss mit möglichst turbulenter Strömung durchgeführt werden 2. Das verwendete Fluid muss eine dispergierende Wirkung aufweisen. 3. Alle relevanten Kanäle und Flächen müssen überströmt werden 4. 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 Strömung Durch eine turbulente Strömung wird die Strömungsgeschwindigkeit 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 Gewichtskräfte 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 Reibungs- und Trägheitskraft in ähnlichen Punkten P1 und P2 gleich, dann liegen auch ähnliche Strömungen vor. Die sogenannte kritische Reynoldszahl Re krit hängt ab von der kinematischen Viskosität v, dem Volumenstrom Q des Fluids und der Geometrie der Flussführung. Ist die Reynoldszahl eines Stroms kleiner als Re krit, fließt er laminar. Bei Werten oberhalb von Re krit liegt eine turbulente Strömung vor. Beispiel: Re krit für Öle liegt zwischen 1900 und Unter Berücksichtigung der oben genannten Eigenschaften ergibt sich die Gleichung für die Reynoldszahl wie folgt: Re = mittl. Geschwindigkeit * innerer Rohrdurchmesser Kinematische Viskosität Re = * (Q/di * v) [gilt für Rohrleitungen und Schläuche] Re krit 2040 ± 10 [gilt für die Rohrströmung] Q = Volumenstrom in l/min v = kinematische Viskosität in mm 2 /s di = Rohrinnendurchmesser (mm) 4

5 Extraktionsverfahren kein Abklingverhalten Sauberkeitswerte Ci Bild Anzahl der Beprobungen verändertes Abklingverhalten Bild 5 Sauberkeitswerte Ci Bild Anzahl der Beprobungen Gravimetrie [mg/bt] C n 0,1 C i i= 1 Abklingkriterium Beprobungsanzahl n Bild 8 Bild 10 Bild 9 Bild 5: Extraktionsanwendungstabelle nach ISO (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 muss Bild 8: Beispiel für ein erfolgreiches Abklingverhalten Bild 9: Mobiles Laborfahrzeug von HYDAC Bild 10: Erfolgreiche Reduzierung der Partikelzahl 5

6 Technische Sauberkeit: Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht. Dispergierende Wirkung Das verwendete Prüfmedium muss eine dispergierende Wirkung haben, damit die Partikel abgelöst und transportiert werden können. Dies verdeutlicht ein Beispiel am automatischen Spül-/Prüfstand: Spezielle dünnflüssige Spülöle auf Mineralölbasis können erheblich zur Verbesserung der Spülwirkung beitragen. Sie verringern die Haftkräfte zwischen den Schmutzteilchen und der Leitungswand. Derartige Spülöle müssen auf das anschließend eingesetzte Betriebsmedium abgestimmt sein. Nicht aufeinander abgestimmte Medien können im späteren Betrieb zu starkem Aufschäumen, Filterverblockung und Verschlammung des Systems führen. Pulsierende Strömung Eine pulsierende Strömung bzw. die Umkehr der Strömungsrichtung führt ebenso zu einer besseren Ablösung der anhaftenden 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 Extraktionsverfahrens Um 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. Abklingkurve Hat man ein neues Bauteil zu beproben, so ist es wichtig, genau 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 beprobende 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 Abklingkriterium als erfüllt. Wurde das Abklingkriterium nicht erfüllt, kann dies durch Materialeinflüsse oder Toträume, filmische Verschmutzung oder Beschichtungen verursacht werden. In diesen Fällen kann man unplausible Abklingkurven erhalten. Ist kein Abklingverhalten festzustellen, kann dies am Materialverhalten liegen. Bei der Beprobung von Gussteilen per Ultraschall kann es z. B. zur Ablösung von Kohlenstoffpartikeln kommen, welche das Ergebnis verfälschen. Gründe für ein verändertes Abklingverhalten können ebenfalls filmische Verschmutzungen sein, die sich entweder unkontrolliert abspülen 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. Nachfolgende Analysen sollten nach diesen Parametern erfolgen, um repräsentative Ergebnisse zu sichern. Durchführung einer Bauteilanalyse Die 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 nachträgliche Verschmutzung gewährleisten. Wird per Spritzverfahren im Extraktionsgerät gearbeitet (beispielsweise 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 Volumen 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 Analysemembran Quantitative Analyse Gravimetrie nach ISO 4405: Die Partikelfracht des Prüfobjekts wird durch Differenzwägung bestimmt. Hierzu wird die getrocknete Analysemembran vor und nach der Filtration mittels geeigneter Analysenwaage ausgewogen. Die Gravimetrie lässt jedoch keine Aussage über die Größenverteilung der Partikel zu. Qualitative Analyse Granulometrie 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 Rasterelektronenmikroskope zur Anwendung. Das Ergebnis liefert die Partikel- 6

7 Auswertung / Analyse Partikelgröße in µm Anzahl Partikel gesamt Anzahl Partikel reflektierend > Porengröße der Membran 5 µm Summe / Bauteil 0,6 mg Bild 11 Bild 12 Bild 13 Bild Bauteilanforderungen: Kein Partikel >600µm Bewertung: Bauteil n.i.o! Bild > Partikelgrößen in µm Bild 16 Bild 11: Auswertung einer Analysemembran Bild 12: Ein Gusspartikel unter dem Mikroskop Bild 13: Blick an einen Arbeitsplatz im Labor des FluidCareCenters von HYDAC Bild 14: Verschmutzung in Metall- und Faserform Bild 15: Bauteilanforderung in Bezug auf die Partikelgröße Bild 16: Verschiedene Extrationsverfahren zur Bestimmung der Restschmutzmenge auf Bauteilen 7

8 Technische Sauberkeit: Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht. 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. Sauberkeitsspezifikationen In Firmen der Automobil-, Land- und Baumaschinenindustrie werden diese Verfahren zu Ermittlung der Technischen Sauberkeit 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) Bauteilsauberkeitsuntersuchungen 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 unterstützend zur Seite. Technische Sauberkeit weltweit Deutschland 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 Bauteilsauberkeitsuntersuchungen, Prozesskettenanalysen, Laboraufbauten und Analysenequipment sowie das Thema Sauberkeitsspezifikation. HYDAC erstellt für Kunden Sauberkeitsspezifikationen ebenso wie für eigene Produkte. Spezifikationen sind für gewöhnlich angelehnt an die Richtlinien des VDA Band 19 / ISO 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 Sauberkeitsspezifikation Die Produktion von Bauteilen und Systemen gemäß Sauberkeitsspezifikationen 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 Empfindlichkeitsbereiche unterteilen: A = wenig Partikelempfindlich, z. B. Niederdrucksysteme mit großen Spalttoleranzen B = Partikelempfindlich, z. B.: Niederdrucksysteme mit kleinen Spalttoleranzen C = stark partikelempfindlich, z.b. Hochdrucksysteme mit kleinen Spalttoleranzen und hohen Anforderungen, Sicherheitsrelevante Systeme. Für jede dieser Reinheitskategorien wird ein Maximalwert der partikulären Verschmutzung festgelegt. Des Weiteren werden die Flüssigkeitsreinheiten der einzelnen System- und Prozessfluide definiert. In der Sauberkeitsspezifikation für die Bauteile werden i. A. folgende Punkte festgelegt: 1. Ziel der Sauberkeitsspezifikation 2. Gültigkeitsbereich 3. Prüfumfang und -zyklen 4. Probenentnahme 5. Analyseverfahren 6. Auswerteverfahren 7. Genauigkeit 8. Zu verwendende Prüfflüssigkeit 9. Dokumentation 10. Grenzwerte 11. Vorgehensweise bei Nichteinhaltung der Spezifikation Wenn nur ein Bauteil in einer großen Serie mit n.i.o. bezeichnet wird, könnte man diesen sicher als Ausreißer bezeichnen. Solche Ausreißerregelungen sollten klar in den Sauberkeitsspezifikationen 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 Prozesskette, 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 Spur Prozesskettenanalysen 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 gesamten Prozess zu optimieren. Hierbei ist es sehr wichtig, dass eine enge Zusammenarbeit mit dem Kunden erfolgt. In einigen 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 8

9 Spezifikation und Analyse Bild 19 Bild 20 Bild 21 Bild 19: Die Prozesskettenanlayse betrachtet die gesamte Produktionslinie wie hier an einem Beispiel aus dem Bereich Automotive. Bild 20: Contamination Test Module von HYDAC Bild 21: Bestimmung der Partikelverschmutzung einer Analysemembram im Labor von HYDAC Bild 22: Contamination Test Unit von HYDAC Bild 22 9

10 Technische Sauberkeit: Heute nicht mehr Kür, sondern Pflicht. festgehalten. Zusammen mit dem Kunden werden die Ergebnisse diskutiert und Optimierungsmöglichkeiten überlegt, welche 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 angeforderten 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 Ölzustandsmessungen? Hauptschmutzeinbringer Die Mitarbeiter haben einen großen Einfluss auf die Technische Sauberkeit in den einzelnen Prozessschritten. Sie können durch Unkenntnis, mangelnde Sensibilisierung zum Thema Technische Sauberkeit und fehlenden Produktbezug maßgeblich zur Einbringung und Verschleppung von Partikeln beitragen. Durch Schulung, Einbindung in den Prozess (sowie in die Prozesskettenanalyse), Vorschlagswesen oder Diskussionsrunden können Mitarbeiter an dieses Thema näher 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 Schmutzverteiler arbeitet, kann man die Prozesskettenanalyse auf diesen Prozessschritt reduzieren, um gezielt zu optimieren. Durch Änderung und Kontrolle des Spülmediums, der Filtration, 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 Prozesskettenanalysen 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 Erfahrung 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, Kundenanforderungen noch besser zu erfüllen, sowie die Kundenzufriedenheit und das Vertrauen zu sichern und weiter zu steigern. Entwicklung und Ausblick In den letzten Jahren hat sich im Thema Technische Sauberkeit einiges getan. Die Entwicklung und Optimierung schreitet voran. Die Anforderungen an die Technische Sauberkeit steigen stetig, ebenso wie die Anzahl der Branchen, die auf sie achten müssen und die Vorteile und Notwendigkeit der Technischen Sauberkeit erkennen. Dazu gehören inzwischen 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 produktionsbegleitenden 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 konzipiert. Die Analyseflüssigkeit wird automatisch aufbereitet und mittels eines optischen Partikelzählers direkt ausgewertet. Diese Lösung bietet sich sowohl für die Automobil- und Zuliefererindustrie 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 10

11 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. Quellen: Contamination Management in der Praxis (HYDAC Filter Systems) HYDAC Norm: HN Technische Sauberkeit, Anforderungen, Prüfungen QS Wikipedia 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 Bauteile 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. Bild 23 Bild 23: Eingesetzter Finish Spülstand zur Reinigung von Kraftstoffleitungen auf eine Endsauberkeit von 0 Partikel > 50µm Technische Sauberkeit auf einen Blick: 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 11

12 E / Prospekt: Kühlsysteme DEF Prospekt: Elektronik D Prospekt: Accessories D Pro.: Compact-Hydraulik DEF Prospekt: Filter Systems DEF Pro.: Verfahrenstechnik D Prospekt: Filtertechnik D Pro.: Speichertechnik D Globale Präsenz. Lokale Kompetenz. HYDAC Stammhaus HYDAC Gesellschaften HYDAC Vertriebs- und Servicepartner Head Office Industriegebiet HYDAC INTERNATIONAL Sulzbach/Saar GMBH Deutschland Telefon: Fax: info@hydac.com Internet: