Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen- Prinzip und Anwendungsmöglichkeiten -

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Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen – Prinzip und Anwendungsmöglichkeiten

Agenda

Fraunhofer IPK

CO2-Strahlen Allgemeines

Anlagentechnik

Anwendung

Vergleich Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen

Kosten

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Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen – Prinzip und Anwendungsmöglichkeiten

Fraunhofer IPK

1904 - Gründung des IWF1976 - Gründung des IPK1986 - Bezug des PTZ

441 Mitarbeiter(Wissenschaftler, Dienstleister, Studenten)

Mehr als 7100 m² - Büros, Speziallabore und Versuchshalle (∅ 60 m)

Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb, IWF TU Berlin

Fraunhofer Institut fürProduktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Fraunhofer IPK

Forschungen zum Strahlen mit festem CO2 alsStrahlmedium am IPK seit 1996

Untersuchungen zu StrahlparameternDüsenentwicklungTheoretische / Analytische Untersuchung derTechnologie

Geschäftsstelle Fraunhofer-Allianz ReinigungstechnikKontaktpunkt von 10 verbundenen FraunhoferInstituten, die das gesamte Gebiet derReinigungstechnik abdeckenKostengünstige, koordinierteProjektdurchführung durch Kooperation dereinzelnen Institute

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Ungefährlicher Stoff (GefStoffV)

Nicht brennbar, nicht giftig, farblos, geruchlos (MAK-Wert 5000 ppm), nicht elektrisch leitend, bakteriostatisch, chemisch inert

Temperatur (1 bar): - 78,3 °C; Dampfdruck (20 °C): 57,3 bar

Bei Umgebungsdruck nur fest oder gasförmig

Direkter Übergang von fest nach gasförmig (Sublimation)

Keine Nässe è Trockeneis

Allgemeines - Eigenschaften von Kohlendioxid

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Trockeneispartikel

SτSubstrat

Verunreinigung

Thermischer EffektLokale Abkühlung und Versprödung der Verunreinigung, Ablösung vom Substrat aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehungskoeffizienten

Mechanischer EffektImpulsübertragung durch Partikel und Druckluft auf die Oberfläche, mechanische Abtrennung

SublimationseffektSchlagartige Volumenvergrößerung des CO2beim Wechsel vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, Ablösung durch Druckstoß

Allgemeines - Wirkmechanismen

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Flüssiges CO2T = 20 °C -20 °C p = 57,3 bar; 20 bar

CO2-SchneeT = - 78,3 °Cp = 1 bar

TrockeneispelletsT = -78,3 °C p = 1 bar

10 mm

dP

lPlP = 5-15 mmdP = 3,0 mmTP = - 78,3 °CrP = 1100 kg/m³rSchütt = 821 kg/m³Härte = 1,5 Mohs

Allgemeines - Strahlmittelherstellung

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Anlagentechnik - Einteilung der Reinigungsverfahren

CO2-Strahlverfahren mit Druckluf tbeschleunigung

Strahlen aus der f lüssigen Phase heraus

(Schneest rahlen )

Strahlen aus der fester Phase heraus (Trockeneisstrahlen )

CO2-St rahlverfahren ohne Druckluf tbeschleunigung

Schleuderrad -Strahlen mit Trockeneis

(aus der festen Phase )

CO2 Snow Jet Cleaning(aus der f lüssigen Phase )

Einschlauchanlage

Kombinat ionsanlage

Zweischlauchanlage

Agglomerat ionskammer

Zweistof f ringdüse

Reinigen mit Kohlendioxid

Strahlen mit festem CO2 Reinigen mit f lüssigem CO2

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Anlagentechnik

CB

Strahlen aus derfesten Phase

Druckstrahlanlage

6 cm

CO2-Strahlen mit Druckluftbeschleunigung

Einschlauchanlage

InjektoranlageZweischlauch

anlage

KombinationZweischlauch

anlage

Entspannung inUmgebungsdruck

Strahlen aus derflüssigen Phase

Entspannung inStrahldruck

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CO2-Strahlen – Vorteile

Sublimation des Trockeneis

Kein Eintrag von Sekundärverunreinigungen

Geringe Entsorgungskosten aufgrund des geringen Abfallvolumens

Anwendungsflexibel hinsichtlich Substrat und Verunreinigung

Kurze Reinigungszeiten ohne Demontage

Selektiver Reinigungsprozess mit geringer abrasiverund korrosiver Substratbeeinflussung

Einfache Anlagentechnik25 mm

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CO2-Strahlen – Nachteile

Hoher Schalldruckpegel

Trockeneispellets begrenzte Zeit in Isolierbehältern lagerfähig

Hohe Betriebskosten (Druckluftaufbereitung, Trockeneispellets)

Absaugtechnik erforderlich

Quelle: acp

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Trockeneisstrahlen – Anwendung

Reinigen von Maschinen, Anlagen und FunktionsoberflächenReinigen von Spritzgussformen in der KunststoffindustrieReinigen spannungsführender Anlagen und elektronischer KomponentenEntlacken, Entgraten, EntschichtenEntfernen keramischer Wärmedämmschichten

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Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen – Prinzip und Anwendungsmöglichkeiten

CO2-Schneestrahlen – Anwendung

Vorbehandeln vor dem Lackieren und Kleben

Reinigen von Metall- und Kunststoffoberflächen

Reinigung sensibler optischer Linsen

Reinigung empfindlicher elektronischer Komponenten

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Vergleich Trockeneisstrahlen und CO2-Schneestrahlen

Trockeneisstrahlen CO2-Schneestrahlen

Nutzung von separat zuzuführendem Trockeneis (Trockeneispellets)

Nutzung von in Tanks lagerndem flüssigem CO2

Trockeneis in isolierten Behältern bis 5 Tagen lagerbar

Unbegrenzte Lagerfähigkeit des Strahlmittels

Beschleunigung durch Druckluftstrom und spezielle Strahldüsengeometrien

Entspannen in der Strahldüse, ggf. Beschleunigen durch Druckluft oder Schutzgas

Hoher Strahldruck erforderlich Hoher Strahldruck erforderlich

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Vergleich Trockeneisstrahlen und CO2-Schneestrahlen

Stark abrasive Wirkung Leicht abrasive Wirkung

Hoher Strahldruckpegel Hoher bis niedriger Strahldruckpegel

Automatisierung aufwendig Gute Automatisierbarkeit

Anwendsungsbeispiele:Entschichten, Entgraten und Entlacken, Aufrauen, Reinigen

Anwendungsbeispiele:Reinigen, Vorbehandlung vor dem Beschichten und Fügen

Trockeneisstrahlen CO2-Schneestrahlen

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Kostenüberblick

Trockeneisstrahlen

Anlage: 10 - 15 T€

Pellets: 0,5 – 1 €/kg

CO2-Schneestrahlen

Anlage: 10 T€

CO2-flüssig: 0,10 €/kg

Druckluft: 0,02 €/m³

Automatisierung, Lohnkosten, etc.

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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK)Pascalstraße 8 – 910587 BerlinDeutschland

Dipl.-Ing. (FH) Martin Bilz M.Sc.

fon: +49 (0) 30 / 3 90 06-147fax: +49 (0) 30 / 3 91 10 37mail: martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

web: www.ipk.fhg.dewww.strahlverfahren.dewww.allianz-reinigungstechnik.de

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