Filmische Verunreinigungen sicher beherrschen

In der Auftaktpressekonferenz der parts2clean 2018, zu der sich zahlreiche Pressevertreter eingefunden hatten, stellte Dr. Michael Flämmich, Leiter des FiT-Fachausschusses Messen, Prüfen, Steuern, die FiT-Richtlinie im Detail vor. (Bild: ZVO)

Zu den filmischen Verunreinigungen gehören Öle und Fette, aber auch Rückstände von Korrosionsschutzmitteln, Beschichtungen, Kühlschmierstoffen und weiteren Fertigungshilfsmitteln. (Bild: SurTec)

Mit seiner ersten Richtlinie nimmt sich der Fachverband industrielle Teilereinigung e.V. (FiT) ausführlich dem Thema „Filmische Verunreinigungen beherrschen“ an. Sie richtet sich an Betreiber von Teilereinigungsanlagen, Verantwortliche für Reinigungsprozesse, Prozesskettenführer sowie Anwender von Mess‑ und Prüftechnik und soll ihnen die qualitätssichernde Prozessführung in der industriellen Teilereinigung hinsichtlich filmischer Verunreinigungen erleichtern.

In vielen Industriezweigen ist die Sauberkeit von Bauteiloberflächen nach Vor‑, Zwischen‑ und Endreinigungsschritten ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Trotz des Einsatzes modernster Produktionstechniken können fertigungsbedingte Verunreinigungen nicht immer vollständig ausgeschlossen werden. Vorhandene Verschmutzungen müssen entsprechend abgereinigt werden, damit das Bauteil eine hinreichende Sauberkeit für die nachfolgenden Fertigungsschritte (zum Beispiel Fügen, Lackieren) und Endanwendungen aufweist. Während in den vergangenen Jahren dabei hauptsächlich partikuläre Verunreinigungen betrachtet wurden, werden derzeit zunehmend auch chemische/filmische Verunreinigungen als qualitätsbeeinflussend wahrgenommen.

Der FiT hat den Bedarf der Branche Industrielle Teilereinigung nach praxistauglichen Handlungsempfehlungen zur qualitätssichernden Prozessführung hinsichtlich filmischer Verunreinigungen erkannt. Basierend auf dem verfügbaren Stand der Technik angereichert mit Praxis- und Expertenwissen sowie Anwendererfahrung der Autoren hat er zwischen 2015 und 2018 die Richtlinie „Filmische Verunreinigungen beherrschen“ erarbeitet. Auf der diesjährigen parts2clean vom 23. bis 25. Oktober 2018 in Stuttgart wurde sie erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. Dort war der FiT als Navigator der Bauteilreinigung unter anderem mit einem Messestand, einer Sonderfläche zum Forschungsvorhaben „QSREIN4.0 – Chancen für die Reinigungstechnik“, Beiträgen zum Fachforum sowie in der Auftaktpressekonferenz stark vertreten.

Filmische Verunreinigungen sind oft unvermeidbar

Zu den filmischen Verunreinigungen gehören Öle und Fette, aber auch Rückstände von Korrosionsschutzmitteln, Beschichtungen, Kühlschmierstoffen und weiteren Fertigungshilfsmitteln. Ebenso dazu zählen Konservierungsstoffe und Klebstoffe sowie Handschweiß und Fingerabdrücke. Ganz allgemein lassen sich filmische Verunreinigungen als dünne, zusammenhängende (nicht‑partikuläre) Schicht aus unerwünschten, fremdartigen Bestandteilen auf Teil‑ oder Vollflächen von Bauteilen beschreiben.

Das Öle und Fette (und ähnliche Substanzen) für bestimmte Prozesse störend wirken, ist hinreichend bekannt. Daher rührt die derzeit sehr gebräuchliche Spezifikation „öl- und fettfrei“. Die (vollständige) Abwesenheit eines unerwünschten Stoffes an einer relevanten Oberfläche zu fordern, ist sicherlich ein sinnvoller erster Schritt. Er sensibilisiert alle Beteiligten darauf, dass ölige und fettige Rückstände störend wirken können. Während allerdings die ähnliche Anforderung „silikonfrei“ in vielen Fertigungsprozessen durch die Vermeidung von silikonhaltigen Fertigungshilfsmitteln auch praktisch umgesetzt werden kann, lässt sich auf „ölige“ und/oder „fettige“ Fertigungshilfsmittel in der Regel nicht verzichten. Wesentliche Fertigungshilfsmittel wie Kühlschmiermittel in der zerspanenden Werkstoffbearbeitung enthalten notwendigerweise natürliche oder synthetische Öle oder Fette. Die Praxis erfordert daher das Festlegen von prozesstauglichen Grenzwerten für hinreichende Sauberkeit.

Die Situation für Teilehersteller und Reinigungsanlagenbetreiber wird immer anspruchsvoller, da eine zunehmende Anzahl an Fertigungsprozessen und Endanwendungen auf saubere Bauteiloberflächen hinsichtlich filmischer Verunreinigungen angewiesen ist. Um diesen stetig steigenden Anforderungen richtig zu begegnen, können die „Leitlinien für eine qualitätssichernde Prozessführung in der Bauteilreinigung“ und „Checkliste zur Planung eines Reinigungsprozesses“ des FiT eine erste Orientierung geben.

Die vorliegende Richtlinie „Filmische Verunreinigungen beherrschen“ behandelt das Thema umfassend.

Inhalte der Richtlinie

Im Einführungsteil der Richtlinie werden zur Vereinheitlichung des Sprachgebrauchs Definitionen und Begriffe gegeben. Anschließend werden Vorkommen/Quellen filmischer Verunreinigungen sowie deren Eigenschaften und Auswirkungen erläutert. Anhand einiger Prozesse, Endanwendungen und Branchen wird die zunehmende Bedeutung filmischer Verunreinigungen in Fertigungsprozessen dargestellt. Abschließend wird der Geltungsbereich dieser Richtlinie abgesteckt.

Um Fertigungs- und Reinigungsprozesse in-house zu erarbeiten, zu etablieren und zu optimieren und somit eine hohe Gesamtprozessqualität und eine reproduzierbare Qualität des Endproduktes zu gewährleisten, ist ein gewisses Grundlagenwissen eine wesentliche Voraussetzung. Ausgehend vom Dreh- und Angelpunkt dieser Richtlinie, der Prozesskette in der Teilereinigung, werden der Ausgangszustand der Teile vor der Reinigung sowie die derzeit zur Verfügung stehenden Lösungen hinsichtlich Reinigungschemie und Reinigungsverfahren zusammenfassend dargestellt. Die grundlegend notwendige Kenntnis der Sauberkeit beziehungsweise des Verschmutzungsgrades der Bauteile entlang des Reinigungsprozesses kann einzig durch die optimale Anwendung geeigneter Mess-, Prüf- und Analysetechnik erlangt werden. Dafür wird eine Auswahl der gängigsten, verfügbaren Verfahren vorgestellt und insbesondere die anwendungstechnischen Möglichkeiten und Grenzen hervorgehoben. Abschließend werden die aktuellen Ansätze und Lösungen in der Prozessüberwachung aufgezeigt.

Im Praxisteil werden die Grundlagen miteinander verknüpft und Lösungsansätze zu typischen Aufgabenstellungen in der Teilereinigung geboten. Es werden Handlungsempfehlungen dafür gegeben, Reinigungsprozesse systematisch und qualitätsgerecht zu gestalten und notwendigen Prozessanpassungen oder gar auftretenden Prozessstörungen richtig zu begegnen. Zudem werden praxisnahe Möglichkeiten zur Überwachung der Wirkungs- und Störstoffe im Reinigungsprozess sowie zur Prüfung des Bauteilzustandes entlang der gesamten Prozesskette aufgezeigt. Neben der Identifikation der Quellen chemischer/filmischer Verunreinigungen und der Prüfung der Sauberkeit von Funktionsflächen als typische Aufgabenstellung wird ein methodisches Vorgehen zur Ermittlung von Grenzwerten für eine hinreichende Bauteilsauberkeit hinsichtlich filmischer Verunreinigungen vorgeschlagen. Anhand der Handlungsempfehlungen für typische Aufgabenstellungen werden die zur Verfügung stehenden Mess-, Prüf- und Analysetechniken im praktischen Einsatz dargestellt und die Vorteile und Einschränkungen der verschiedenen Verfahren veranschaulicht.

Ferner gibt die FiT-Richtlinie weiterführende Handlungsempfehlungen zu sauberkeitsgerechtem Umgang mit Bauteilen, zu reinigungsgerechter Bauteilgestaltung sowie zur Handhabung von Proben für oberflächenanalytische Untersuchungen. Die Berücksichtigung dieser Empfehlungen verbessert die erfolgreiche Beherrschung filmischer Verunreinigungen in, vor und neben der Prozesskette der Teilereinigung. 

Printversion erhältlich

Die Richtlinie wurde erarbeitet vom FiT-adhoc-Arbeitskreis „Filmische Verunreinigungen“. Für Nichtmitglieder des FiT ist sie zu einem Preis von 50 Euro (zzgl. 19 Prozent MwSt.) über die ZVO Service GmbH, mail@zvo.org, erhältlich. Mitglieder erhalten sie kostenfrei bzw. vergünstigt.