schiedene Verfahren mit unterschied-

licher Aussagekraft zum Einsatz:

Bei der gravimetrischen Methode wird

ein Analysefilter im unbenutzten

Zustand gewogen, dann die Probeflüs-

sigkeit filtriert und das Filter anschlie-

ßend erneut gewogen. Das Differenzge-

wicht gibt Auskunft über die Gesamt-

masse der vom Bauteil abgelösten Par-

tikel. Dadurch sind Aussagen über das

Sauberkeitsniveau der geprüften Kom-

ponenten möglich, jedoch ohne Infor-

mation über das Schädigungspotenzial

einzelner Partikel.

Mit der Mikroskopie lassen sich auch

Partikelgrößen und -verteilungen bezie-

hungsweise zumindest das größte, vom

Bauteil abgereinigte Partikel, ermitteln.

Dadurch kann festgestellt werden, ob

bestimmte Spezifikationen, zum Beispiel

maximal 500 Partikel > 50 Mikrometer

oder kein Partikel > 15 Mikrometer, ein-

gehalten wurden.

Neben der manuellen besteht auch die

Möglichkeit der automatisierten Mikro-

skopie mit Bildverarbeitung. Die gesam-

te Filteroberfläche des Analysefilters

wird dabei untersucht und die Partikel

durch die Bildverarbeitung entspre-

chend ihrer Anzahl und Größe darge-

stellt. Rückschlüsse auf das Schädi-

gungspotenzial einzelner Partikel sind

dadurch möglich.

Eine weitere Methode ist die Ras-

terelektronenmikroskopie, die häufig in

der Materialforschung eingesetzt wird

und relativ teuer ist. Sie liefert nicht nur

Informationen über Größe und Vertei-

lung der gefundenen Partikel, sondern

auch über deren enthaltene chemische

Elemente. Dies lässt Rückschlüsse auf

die Herkunft und das Schädigungspo-

tenzial der Partikel zu. Die Reinigungs-

branche bietet dafür spezielle Systeme

an, wie beispielsweise die Cleanliness

Cabinets der Pall GmbH. Sie werden in

spielsweise Wasserablaufprobe, Sprüh-

nebeltest, Nigrosintest, unterschiedli-

che Testtinten, Wischtest, Randwinkel-

messung oder Tesafilm-Test zum Ein-

satz. Diese Verfahren ermöglichen ledig-

lich eine qualitative Bewertung des Rei-

nigungsergebnisses.

Technische Sauberkeitsanalyse

Abhängig davon, mit welcher Methode

und wie eine Sauberkeitsprüfung durch-

geführt wird, variiert das Ergebnis. In

der Automobilindustrie hat diese Situa-

tion zur Einführung des VDA Band 19

und der ISO 16232 geführt. Die Stan-

dards zur Prüfung der Partikelverun-

reinigung funktionsrelevanter Automo-

bilteile geben Verfahren zur Rest-

schmutzprüfung vor. Der Nachweis von

Partikeln kann beim überwiegenden Teil

der relevanten Komponenten bedingt

durch deren Geometrie nicht direkt auf

der Produktoberfläche erfolgen. Dies

macht einen Reinigungsschritt erfor-

derlich, in dem die Partikel in ein flüs-

siges Medium überführt werden. Die

Extraktion, also das Ablösen der Partikel

vom Bauteil, kann durch unterschiedli-

che Methoden erfolgen, deren Einsatz

sich nach der Bauteilgeometrie und dem

Werkstoff richtet. Die möglichen Extrak-

tionsverfahren sind: gezieltes Absprit-

zen, Abreinigen mit Ultraschall, Abspü-

len und Schütteln.

In einem zweiten Schritt werden die

gewonnenen Partikel gezählt, gemessen

und charakterisiert. Dafür kommen ver-

_____ Rückstände aus vorangegangenen

Fertigungsprozessen wie Öle, Emulsio-

nen, Partikel, Flecken und Fingerab-

drücke beeinträchtigen nicht nur das

optische Erscheinungsbild eines Bau-

teils. Sie können auch das Ergebnis

der Weiterverarbeitung beispielsweise

durch Galvanisieren, Härten, Kleben

oder Beschichten negativ beeinflussen

oder gar die Funktion des Werkstücks

stören. Ziel der industriellen Teilereini-

gung ist es daher, die für eine hochwer-

tige Oberflächenbehandlung bezie-

hungsweise einwandfreie Funktion

erforderliche Reinheit herzustellen. Für

die Bewertung der Sauberkeit von Ober-

flächen und Reinigungsbädern steht

eine Vielzahl von Testmethoden und

Analyseverfahren zur Verfügung. Maß-

gebend bei der Auswahl des geeigneten

Verfahrens sind die Anforderungen des

nachfolgenden Prozesses. Kriterien, die

ebenfalls eine Rolle spielen, sind die Ver-

fügbarkeit geeigneter Analysemethoden,

die Kosten, die Bearbeitungszeit sowie

die praktische Umsetzung.

Einfache Sauberkeitskontrolle von Oberflächen

Die für die Bestimmung der Sauberkeit

wesentlichen Faktoren wie Verschmut-

zungszustand beziehungsweise die zu

erreichende Reinigungsqualität werden

vielfach noch rein subjektiv vorgegeben.

Häufig kommen in diesen Fällen einfa-

che, nicht automatisierbare Testmetho-

den für Stichprobenprüfungen wie bei-

50 JOT 6.2006

reinigen & vorbehandeln

Sauber? Rein? Rückstandsfrei? – Immer höhere Anforderungen

an die Qualität und Zuverlässigkeit von Bauteilen machen

die Reinheitskontrolle von Materialoberflächen und Reinigungs-

beziehungsweise Spülbädern zu einem unverzichtbaren

Bestandteil im Fertigungsprozess. Der folgende Beitrag stellt

verschiedene Systeme zur Reinheitskontrolle vor.

Steigende Anforderungen an die Reinigungsqualität

Kontrollierte Sauberkeit

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(Nachschlagewerk Oberflächenbranche)

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Surface Technology

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ckieren und Entlacken, Vorbehandeln, Reinigen und Strahlen, Galvanisieren

und Dünne Schichten, machen JOT unverzichtbar für alle, die sich mit Ober-

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www.jot-oberflaeche.de Wissen, was auf der Oberfläche passiert.

52 JOT 6.2006

schutz auf Oberflächen, entwickelt. Das

Messgerät ermöglicht die schnelle, zer-

störungsfreie und zuverlässige Kontrol-

le direkt in der Fertigung und lässt sich

als Sensormodul in Produktionslinien

integrieren.

Die Partikelinspektion erfolgt direkt

durch Streiflichttechnologie und liefert

auf „Knopfdruck“ genau, zuverlässig

reproduzierbare Messergebnisse. Parti-

kelgröße und -größenverteilung werden

dabei ebenso dargestellt wie der genaue

Umriss und die Position der Ver-

schmutzung. Zur Schichterkennung

arbeitet das Inspektionssystem auf Basis

der relativen Änderung der Leucht-

dichte, die sich durch dünne Schichten

auf der Oberfläche ergibt.

Beim Kontavisor der Dansotec GmbH

handelt es sich um ein inline-fähiges

Messsystem zur quantitativen Erfassung

von Stoffkonzentrationen durch organi-

sche Verunreinigungen auf funktionel-

len Oberflächen gereinigter Bauteile. Es

len, dürfen die Bauteile jedoch keine fil-

mischen Verschmutzungen aufweisen.

Denn die Partikelsensoren können nicht

differenzieren zwischen Feststoffparti-

kel und Öltröpfchen.

Prozessintegrierte Sauberkeitskontrolle

Immer gefragter sind Messsysteme

beziehungsweise Sensoren mit einem

relativ einfachen und robusten Detek-

tionsprinzip, die prozessnah oder in die

Fertigungslinie integriert, eine mög-

lichst flächendeckende Kontrolle der

Bauteile ermöglichen. Dazu zählen bei-

spielsweise die Inspektionssysteme

CombiSens, SurfSens und ParticleGuard

der acp – advanced clean production

GmbH. Das modulare CombiSens-Sys-

tem wurde zur kombinierten Messung

von partikulären Verunreinigungen wie

Späne oder Staub sowie von filmartigen

Schichten, beispielsweise Öle, Fette,

Kühlschmiermittel und Korrosions-

unterschiedlichen Größen und Ausfüh-

rungen angeboten.

Diese Methoden, mit denen sich weni-

ge und auch kleinste Partikel nachwei-

sen lassen, sind jedoch mehr oder min-

der aufwändige Laborverfahren. Die Prü-

fung von Bauteilen erfolgt dabei stich-

probenartig, eine 100-Prozent-Kontrolle

ist praktisch nicht möglich.

Flüssigkeitspartikelzähler, wie bei-

spielsweise das Surfex-System der PMT

AG, ermöglichen eine deutlich höhere

Stichprobenzahl. Herzstück des Geräts

ist ein so genannter Extinktionsparti-

kelzähler, wie er in der Hydraulikin-

dustrie seit vielen Jahren eingesetzt

wird. Bei diesem automatisierten Sys-

tem werden die Partikel in einem Ultra-

schallbad vom zu prüfenden Bauteil

abgereinigt. Entsprechend der Pro-

grammeinstellung entnimmt der Parti-

kelzähler Flüssigkeitsproben und wer-

tet diese aus. Um mit einem solchen

Gerät brauchbare Messdaten zu erzie-

˚ Das Cleanliness Cabinet PCC Serie 500, ein halbautomatischesAnalysegerät, liefert innerhalb weniger Minuten ein aussagekräfti-ges Testergebnis über die Bauteilsauberkeit. Die Bedienung erfolgtüber eine menügeführte Software am PC.

Das Online-Messsystem Kontavisor ermöglicht die berührungsloseund zerstörungsfreie 100-Prozent-Sauberkeitsprüfung auf Basis derlaser-induzierten, zeitaufgelösten Fluoreszenz-Spektroskopie ˘

¯ Das inline-fähige Inspek-tionssystem SurfSens er-kennt filmische Verschmut-zungen und erforderlicheSchutzschichten auf nahezuallen technischen Oberflä-chen zuverlässig und zerstö-rungsfrei. Für die Prüfungvon Wellen und Gewindenstehen spezielle Wechsel-Messköpfe zur Verfügung.

Bild

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all

Bild

: acp

Bild

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anso

tec

reinigen & vorbehandeln

JOT 6.2006 53

reife entwickelt. Beim PuriCheck-Sys-

tem ist ein Analyse-Sieb direkt in den

Medienkreislauf, beispielsweise im

Nebenstrom der Reinigungsanlage, inte-

griert. Die Maschenweite dieses Siebs

stellt eine erste Schwelle für die Parti-

kelanalyse dar: Partikel, die größer als

die Sieb-Maschenweite sind, werden

abgeschieden. Die Oberfläche des Ana-

lyse-Siebs befindet sich im Bildfeld einer

CCD-Kamera. Ähnlich wie bei einer

automatisierten mikroskopischen Ana-

lyse werden die abgeschiedenen Partikel

von der Kamera abgebildet. Über ein

angeschlossenes Bildverarbeitungssys-

tem können sie zeitgleich vermessen

und klassifiziert werden. Doris Schulz

freien, waschaktiven Tenside anhand

der dynamischen Oberflächenspannung

mit der Blasendruckmethode. Die

gemessenen Werte gibt das Gerät über

Analogschnittstellen sowie über eine

Anzeige aus. Der automatische Mess-

ablauf mit Kalibrierung sorgt für repro-

duzierbare Messbedingungen. In ein-

stellbaren Zeitabständen kalibriert sich

das System selbstständig mit Frisch-

wasser.

Ein neues Sensorsystem zur schnel-

len, exakten und aussagekräftigen Mes-

sung der Partikelbelastung von Reini-

gungs- und Spülbädern wird am Fraun-

hofer Institut für Produktionstechnik

und Automatisierung (IPA) zur Serien-

ermöglicht die berührungslose und zer-

störungsfreie Sauberkeitsanalyse mit

hoher Genauigkeit auf Basis der laser-

induzierten, zeitaufgelösten Fluore-

szenz-Spektroskopie. Durch den 3000-

mal pro Sekunde stattfindenden Aus-

wertevorgang lassen sich selbst mini-

male Rückstände organischer Ver-

schmutzungen anhand der spezifischen

Abklingfunktion der Fluoreszenz zuver-

lässig und schnell nachweisen. Der aus

der Summe der ausgewerteten Daten

ermittelte Kontaminationswert wird vom

System direkt angezeigt und automa-

tisch protokolliert. Zur Qualitätssiche-

rung wird ein definiert vorgegebener,

zulässiger Kontaminationswert konti-

nuierlich überwacht und jeder Wert

außerhalb dieses Toleranzbereiches

direkt angezeigt.

Kontrolle der Reinigungs- und Spülbäder

Zur kontinuierlichen Überwachung der

Tensidkonzentration in wässrigen Rei-

nigungsmedien bietet die Sita Mess-

technik GmbH ein Inline-Messverfah-

ren. Es ermittelt die Konzentration der

>>

reinigen & vorbehandeln

parts2clean 2006

Mit welchen Analysemethoden lässt sich die Wirksamkeit von Reinigungsverfahrenhinsichtlich partikulärer und filmischer Restverschmutzungen effizient und zuverläs-sig kontrollieren? Welche Möglichkeiten bietet die In-Situ-Überwachung der Reini-gungs- und Spülbäder? Antworten auf diese und viele weiteren Fragen zur industriel-len Teilereinigung bietet die Parts2clean. Die europaweit einzige Fachmesse fürindustrielle Teilereinigung und Teiletrocknung findet vom 7. bis 9. November 2006 inFriedrichshafen statt. www.parts2clean.de

¯ So genannte Killerpartikel kön-nen die Funktion von Bauteilen sostark beeinträchtigen, dass es zueinem Komplett-Ausfall kommt

¯ PuriCheck ist ein neues Sen-sorsystem zur prozessintegriertenÜberwachung des Partikelgehaltsin Reinigungs- und Spülbädern.Über eine angeschlossene Bild-verarbeitung können Partikel zeit-gleich vermessen und klassifiziertwerden.

˚ Testtinten eignen sich zur qualitativen Prüfung der Rein-heit von Metalloberflächen und zur Messung der Oberflä-chenenergie von Kunststoffen zur Ermittlung der Haftfä-higkeit bei Druck-, Lackier- und Klebeprozessen

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