Reinigung ist erst der Anfang

Das Fraunhofer IPA bedient als deutschlandweit einzige Einrichtung die gesamte Prozesskette von der Reinigung über die Sauberkeitsanalyse bis hin zum Transport in hochreiner Umgebung. (© Foto Fraunhofer IPA, Rainer Bez) / Fraunhofer IPA is the only institution in Germany to offer the entire process chain, from the cleaning itself through cleanliness analysis all the way to transportation in an ultra-clean environment. (© Photo Fraunhofer IPA, Rainer Bez)

Bauteile für die Industrie zu reinigen, ist komplizierter als gedacht. Man benötigt Know-how bei der Wahl des Reinigungsverfahrens, der Sauberkeitsanalyse und der Verpackung. Hinzu kommen branchenspezifische Regularien und die notwendige Infrastruktur. Als deutschlandweit einzige Einrichtung bedient das Fraunhofer IPA die gesamte Prozesskette in hochreiner Umgebung. Details zeigen die Experten auf der Parts2Clean vom 24. bis 26. Oktober in Stuttgart.

Wenn Bauteile gereinigt werden sollen, gibt es kein einheitliches Vorgehen. Je nach Material, Branche oder Einsatzgebiet muss definiert werden, welches Reinigungsverfahren sich eignet. Bei Komponenten für die Werkstatt reicht es oft, mit Lösemittel grobe organische Rückstände wie Fette und Öle zu entfernen. Anwendungen für die Raumfahrt reinigt man hingegen mit extrem feinen Verfahren wie CO2-Schnee. Manchmal weist ein Bauteil auch unterschiedliche, teilweise unbekannte Materialien oder komplexe Geometrien auf. Dann müssen verschiedene Verfahren kombiniert und in einer bestimmten Reihenfolge angewendet werden.

Oft hilft nur Ausprobieren

»Hier scheitern die meisten Dienstleister, weil sie sich entweder auf die Grob- oder die Feinreinigung spezialisiert haben. Das Fraunhofer IPA besitzt aber das Wissen und die Instrumente, um auch hier eine Lösung zu finden«, erklärt der IPA-Wissenschaftler Max Metzmacher. Dazu zählt zum Beispiel ein Reinraum der ISO-Klasse 1, CO2-Schneedüsen oder eine hocheffiziente Mehrbad-Ultraschall-Tauchanlage. Besonders herausfordernd ist die Reinigung bei Prototypen oder Einzelteilen. Hier ist der Prozess noch nicht in die Produktion integriert, wie es bei Serienfertigungen der Fall ist. Stattdessen müssen Grenzwerte und geeignete Verfahren erst noch ermittelt werden. Das IPA ist in der Lage, aufwendige Tests und Laborprüfungen durchzuführen und die geforderte Sicherheit zu gewährleisten »Wenn die Ursprungsidee nicht funktioniert, probieren wir etwas Neues aus«, erklärt Metzmacher.

Sauberkeit validieren

Mit der Reinigung allein ist es noch nicht getan. Die Sauberkeit muss auch nachgewiesen und validiert werden. In manchen Branchen sind bereits Normen etabliert, die Prüfmethoden und Grenzwerte vorschreiben. Für die Automobilindustrie gilt zum Beispiel die VDA 19.1, für die Raumfahrt die ECSS (European Cooperation for Space Standardization). Das Fraunhofer IPA verfügt über die Instrumente, um die hier vorgeschriebenen Analysen durchzuführen. Möglich ist etwa eine Messung mit dem Elektronenmikroskop, mit Gaschromatographie oder Infrarotspektroskopie. Wurde noch kein Regelwerk etabliert, unterstützen die Wissenschaftler ihre Partner, geeignete Standards zu ermitteln. Darüber hinaus engagieren sich die Wissenschaftler in Gremien, um für verschiedene Branchen Normen zu etablieren. Dazu gehört der Industrieverbund »Cleanroom Suitable Consumables (CSC)« für Verbrauchsmaterialien im Reinraum oder Adhäsa, ein Verbund für adhäsive Sauberkeit.

Saubere Verpackung für sauberen Transport

Gereinigte und validierte Bauteile lassen sich aber nicht einfach in Kartons packen und verschicken. »Die meisten Werkstücke brauchen einen Reinraum, um sauber zu bleiben. Holt man sie heraus und trägt sie durch den Flur, sind die Grenzwerte schon wieder überschritten «, weiß Metzmacher. Stattdessen müssen die Werkstücke in geprüfte Folien verschweißt und sauber transportiert werden. Ist das Bauteil groß und die Geometrie komplex, entwerfen die IPA-Wissenschaftler eine geeignete Verpackung, die den Zustand schützt.

»Unser Alleinstellungsmerkmal ist, dass wir die gesamte Prozesskette von der Reinigung über die Analytik bis zur Verpackung in hochreiner Umgebung durchführen können«, fasst Metzmacher zusammen. Daher arbeitet das Team schon seit Jahren mit Unternehmen zusammen, bei denen höchste Standards für die Sauberkeit der Bauteile vorgeschrieben sind. »Zu unseren Kunden zählt zum Beispiel das Raumfahrtunternehmen OHB Systems AG oder die europäische Raumfahrtorganisation ESA«, informiert der Experte.