Durch ein Sensorsystem lässt sich die Reinigungsqualität der CO2-Schneestrahlreinigung bei minimalem Digitalisierungsaufwand direkt am Werkstück überwachen. Die Werte können als digitale Informationen an übergeordnete Systeme übermittelt werden.
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Reinigung

Automatisch, digital: So geht Bauteilreinigung effizient

Hohe und stabile Qualität, geringstmögliche Kosten – diese Forderung führt auch in der Bauteilreinigung zu einem immer höheren Automatisierungsgrad.

Die Anforderungen an die Prozesssicherheit und Qualität der Bauteilreinigung haben sich in den letzten Jahren enorm erhöht. Gleichzeitig sollen Reinigungsprozesse immer kostengünstiger durchgeführt werden. Bei der Umsetzung dieser eigentlich widersprüchlichen Forderungen können durch eine prozess- und bedarfsgerechte Automatisierung Optimierungs- und Einsparpotenziale ausgeschöpft werden.

Teilehandling nass-chemischer Prozesse automatisieren

Ein automatisiertes Teilehandling ist in der Automobilindustrie bei der Einzelteilreinigung von Antriebskomponenten wie Zylinderköpfen und Motorblöcken bereits seit vielen Jahren Stand der Technik. Im Gegensatz dazu werden Bauteile, die in Batchprozessen als gesetzte Ware gereinigt werden, meist noch händisch in teilespezifisch gestaltete Werkstückträger eingesetzt. Bei Bauteilen, die in großen Stückzahlen gefertigt werden, entstehen dadurch hohe Kosten. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung kann hier Auskunft darüber geben, ob sich der Einsatz von Robotern für das Teilehandling lohnt. Ist dies der Fall, sollte eine gute Abstimmung zwischen dem Hersteller der Reinigungsbehältnisse und des Roboters erfolgen. Denn im Vergleich zur manuellen Bestückung stellt die Roboterbeladung der Werkstückträger höhere Anforderungen an deren Genauigkeit. Andererseits kann es erforderlich sein, dass die Auslegung der Werkstückträger für eine bestmögliche Reinigung Modifikationen am Roboter erforderlich macht, beispielsweise eine angepasste Greifposition. Die Zuführung der bestückten Reinigungsbehältnisse zur Anlage kann durch automatische Fördersysteme beziehungsweise fahrerlose Transportsysteme erfolgen.

Überwachung und Steuerung der Prozesse

Unabhängig davon, ob die Teile manuell oder automatisiert gehandelt werden, ob mit Lösemittel oder wässrigen Medien gereinigt wird, der Prozess in der Anlage erfolgt üblicherweise automatisch, entsprechend den in der Steuerung hinterlegten teilespezifischen Programmen. Für die Auswahl des Reinigungsprogramms bieten sich Lösungen wie beispielsweise Barcodes und entsprechende Scanner, RFID-Chips, Transponder oder auch ein integriertes Kamerasystem an. Einen Beitrag zur Qualitätsverbesserung beziehungsweise -sicherung und Kosteneinsparung leistet auch die permanente Erfassung, Kontrolle und Dokumentation verschiedener Anlagenparameter wie Betriebsstunden, Stromaufnahme, Drücke und Temperaturen. Letztere können nicht nur kontinuierlich überwacht, sondern bei Bedarf auch automatisch nachgeregelt werden. Der Zustand wässriger Reinigungs- und Spülbäder hinsichtlich der Konzentration der Reinigerbestandteile (Builder und Tensid) sowie der Verschmutzung mit Partikeln und Ölen lassen sich ebenfalls kontinuierlich automatisiert überwachen. Dies ermöglicht, dass die Reinigerdosierung selbsttätig bedarfsgerecht angepasst oder ein erforderlicher Badwechsel angezeigt wird. Zu frühe Badwechsel, die die Kosten unnötig in die Höhe treiben, werden dadurch ebenso vermieden wie zu späte, die zu einer nicht ausreichenden Reinigungsqualität führen. Lösungen für die permanente Kontrolle des Filterzustands und ein automatisierter Wechsel zwischen entsprechend ausgeführten Filtersystemen sind ebenfalls integrierbar.

Mehrwert durch intelligente App- und Cloudlösungen

Verschiedene Hersteller bieten inzwischen auch App- und Cloudlösungen für die Steuerung und Überwachung der Anlagen sowie für eine effektive Produktionsplanung und -koordination. Dafür werden die in der Anlagensteuerung gesammelten Daten gespeichert, ausgewertet und intelligent verknüpft. Daraus lassen sich einerseits verschiedene automatische Steuerungen für Operationen wie beispielsweise Reiniger- und Abluftmanagement sowie Trocknersteuerung. Andererseits ermöglichen diese Lösungen Vorhersagen zur noch verfügbaren Standzeit von Anlagenkomponenten, beispielsweise einem Filter, sowie nach wie vielen Chargen oder Betriebsstunden die nächste Wartung durchgeführt werden sollte. Darüber hinaus werden auch Berechnung so genannter Key Performance Indikatoren (KPI) beziehungsweise von Leistungskennzahlen wie beispielsweise der Overall Equipment Effectivness (OEE) bereitgestellt.

Foto: Ecoclean GmbH
Die Cloud-Lösung CareConnect ermöglicht die Digitalisierung von Reinigungsanlagen und trägt dazu bei, Prozesssicherheit, Anlagenverfügbarkeit, Produktionsplanung und Gesamtanlageneffektivität zu optimieren.

Auf Basis dieser Kennzahl kann unter anderem beurteilt werden, ob mit der Anlage ein absehbares höheres Reinigungsaufkommen abgedeckt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Cloud-Lösungen, der sich in Kombination mit Augmented Reality (AR) ergibt, ist die schnelle und ortsunabhänige Unterstützung bei Wartungs- und Reparaturarbeiten. Denn dadurch wird es möglich, die Anlage virtuell darzustellen, auf die Daten über Handy, Tablet oder AR-Brille von überall in Echtzeit zuzugreifen und den aktuellen Zustand der Anlagenkomponenten abzufragen. Darüber hinaus können die für eine Störungsbehebung oder die Wartung der Anlage erforderlichen Informationen und Instruktionen übermittelt werden.

Erste Ansätze mit KI

Die Entwicklung von Lösungen für die Automatisierung und Digitalisierung nass-chemischer Reinigungsprozesse wird von der Industrie, Verbänden und Forschungseinrichtung mit Engagement weiter vorangetrieben. Dabei gibt es auch erste Ansätze zum Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) in der Reinigungstechnik.

Automatisierte, trockene Bauteilreinigung

Ob in Montagelinien, vor Nachfolgeprozessen wie Verkleben und Abdichten oder vor dem Verpacken, trockene Reinigungsverfahren wie die Luft-, CO2-Schneestrahl, Plasma- und Laserreinigung gewinnen in verschiedenen Branchen zunehmend an Bedeutung. Die Integration in Fertigungs- und Montagelinien stellt dabei eine wesentliche Anforderung dar. Entsprechend ist die Automatisierung des Reinigungsprozesses ein Muss.

Es braucht ein Konzept

Um auch bei diesen Anwendungen eine Lösung zu haben, die hohe Qualität und Kosteneffizienz bietet, ist ein Reinigungs- und Automatisierungskonzept erforderlich, das exakt auf die individuellen Produktionsbedingungen zugeschnitten ist. Kriterien dabei sind neben der abzureinigenden Verschmutzung sowie den zu erreichenden partikulären und/oder filmisch-chemischen Sauberkeitsspezifikationen das Werkstückgewicht, die Taktzeitvorgaben, die erforderliche Flexibilität hinsichtlich Bewegungsablauf und Werkstückvielfalt, sowie nicht zuletzt die zur Verfügung stehende Fläche und die Automation. Die Verfahrensauswahl, Prozessentwicklung und -validierung erfolgen idealerweise durch Reinigungsversuche mit Originalteilen in den Technologiezentren der Anlagenbauer. Ein Augenmerk sollte dabei auch die Vermeidung einer Rekontamination gereinigter Teile durch vagabundierende Partikel in der Reinigungskammer sein. Die Automatisierung erfolgt hier ebenfalls abgestimmt auf die jeweilige Situation mit Roboter, Linearsystemen, Portallösungen oder auch Drehtischen.

Überwachung direkt am Werkstück

Bei der CO2-Schneestrahlreinigung kann die Überwachung der Reinigungsqualität bei minimalem Digitalisierungsaufwand durch ein innovatives Sensorsystem direkt am Werkstück erfolgen. Es misst die relative Lichtintensität des Schneestrahls kontinuierlich und gleicht die ermittelten Werte mit denen des für das Bauteil definierten Reinigungsfensters ab. Die ermittelten Werte können als digitale Informationen an übergeordnete Systeme übermittelt werden.

Die Parts2Clean startet bald

Bei welchen Schritten der Bauteilreinigung ist eine Automatisierung sinnvoll? Wie können Reinigungsprozesse automatisiert und digitalisiert werden? Welche Lösungen stehen für die Automatisierung und Digitalisierung zur Verfügung und welcher Mehrwert ergibt sich daraus? Antworten auf diese und viele weitere Fragen rund um die industrielle Bauteilereinigung bietet die parts2clean. Die internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung wird vom 22. bis 24. Oktober 2019 auf dem Stuttgarter Messegelände (Germany) durchgeführt. Sie ermöglicht umfassende Informationen über Reinigungssysteme, alternative Reinigungstechniken, Reinigungsmedien, Reinraumtechnik Qualitätssicherungs- und Prüfverfahren, Reinigungs- und Transportbehältnisse, Entsorgung und Wiederaufbereitung von Prozessmedien, Handling und Automation, Dienstleistung, Beratung, Forschung und Fachliteratur. Viel Know-how über unterschiedliche Themen zur Reinigung vermitteln auch das dreitägige Fachforum sowie Sonderschauen und die Guided Tours.

cd

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