Auf der parts2clean 2009 präsentiert die Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik neueste Konzepte, Technologien und Prüfverfahren für die fertigungsintegrierte Reinigung in der Produktion und Instandhaltung. Ziel ist es, die Akzeptanz von Reinigungsvorgängen als sinnvolle Bestandteile der Wertschöpfungskette zu erhöhen.
Sicher sterilisieren – auch bei sensiblen Produkten
Ein ständiger Optimierungsprozess bei besonders anspruchsvollen Sterilisationen sensibler medizinischer Gerätschaften ist Bestandteil der bestehenden Gesetzgebung und in der DIN 37111 beschrieben. So wurden in den letzten Jahren verstärkt Rahmenbedingungen geschaffen, die hohe Anforderungen an Reinheit und Sterilisation von OP-Bestecken und Medizinprodukten stellen. Auf der anderen Seite kommen immer fi ligranere Strukturen und sensible Materialkombinationen zum Einsatz. In diesem Spannungsfeld forscht das Dresdner Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-und Plasmatechnik FEP an neuen, schonenden und sicheren Sterilisationstechnologien. Ziel der Arbeit ist es, das Sterilisationspotential von Elektronenstrahlen und Gasplasmen für medizintechnische Produktionsprozesse und den Anlagenbau zu erschließen.
Stand der Technik sind bisher Sterilisationsverfahren, die mit Dampf, Heißluft oder Ethylenoxid thermisch oder oxidativ Bakterien zerstören. Grundlage der Sterilisationstechnologie-Entwicklung am Fraunhofer FEP zur Behandlung von chirurgischen Instrumenten, Implantaten oder Verpackungen medizinischer Produkte sind beschleunigten Elektronen, wie sie von Kathodenstrahlröhren, ähnlich der Bildröhre eines Fernsehers, erzeugt werden. Führt man diese Elektronenstrahlen anstatt auf einen Leuchtschirm durch ein Austrittsfenster, so kann man diese energiereichen Strahlen an Umgebungsatmosphäre bringen und für zahlreiche chemischphysikalischen Prozesse, u. a. zur Sterilisation, nutzen. Damit erreicht man im Gegensatz zu herkömmlichen Sterilisationsverfahren in kürzester Zeit, ohne nennenswerte Erwärmung der Produkte, ohne korrosive oder chemisch aggressive Umgebungsbedingungen eine ausgezeichnete sterilisierende Wirkung an der Produktoberfl äche.
Funktionelle Plasmabeschichtungen und Oberflächenmodifizierungen
Plasmatechnologie ermöglicht die gezielte Ausrüstung von Oberflächen mit speziellen Funktionalitäten. Die Abteilung Plasmatechnik und Oberflächen des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Mitglied der Fraunhofer-AllianzReinigungstechnik, entwickelt in diesem Kontext spezifische Prozesse sowie Verfahren in den Bereichen der Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasmatechnik. Zum Beispiel lassen sich Bauteile durch eine »Easy-to-clean-Beschichtung« so modifizieren, dass eine Antihaft-Wirkung erreicht wird: Verunreinigungen können einfach entfernt werden. Die vorgestellte PermaCLEANPlas®-Beschichtung ermöglicht es, Lackablagerungen auf Gitterosten und Sprühpistolen durch Wasserhochdruckstrahlen zu entfernen. Im dekorativen Bereich lassen sich besonders metallische Oberflächen durch Antifingerprint-Beschichtungen so verändern, dass eventuelle Fingerabdrücke vom Betrachter nicht wahrgenommen werden. Auch bei der Reinigung und Aktivierung von Oberflächen sind Plasmen einsetzbar. Durch Trennmittelrückstände u. a. auf carbonfaserverstärkten Kunststoffen wird die Haftwirkung von Lacken und Klebstoffen stark herabgesetzt. Eine gezielte trockenchemische Oberflächenbehandlung wirkt dem entgegen.
Schnelle produktionsnahe Sauberkeitsanalytik
Zur Regelung der Qualitätsgröße Sauberkeit, sind die momentan eingesetzten laborgebundenen Restschmutzanalysen allein nicht mehr ausreichend. Um zeitnah auf Sauberkeitsschwankungen in der Produktion reagieren zu können, sind weitaus schnellere Messtechniken erforderlich. Einen wichtigen Schritt in diese Richtung stellt eine aktuelle Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Kooperation mit Partnern aus der Industrie dar. Hier ist es gelungen, die Vorteile von optischen Partikelzählern – wie die nahezu Echtzeitmessung – in einer robusten, industrietaugliche Applikation umzusetzen. Sogar der störende Einfluss von Luftblasen auf das Analyseergebnis konnte vollständig unterdrückt werden. Das Ergebnis ist ein eigenständiges Analysemodul, das für die Überwachung von Prozessmedien wie Reinigungsflüssigkeiten oder die schnelle Bauteilsauberkeitsanalytik eingesetzt werden kann. Dieses Modul wird als funktionsfähiger Aufbau am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik im Einsatz demonstriert.
Neues Regelwerk zur Saubermontage
In den letzten Jahren hat die »Technische Sauberkeit« als messbare Qualitätsgröße lawinenartig Einzug in die Automobil- und Zulieferindustrie gehalten. Die Grundlagen für die eingesetzten Messtechniken sind seit 2005 im VDA Band 19 gebündelt. Durch diese Entwicklung steigt nun der Bedarf, die hochwertig gereinigten Teile bei der Weiterverarbeitung vor Verschmutzungen zu schützen. Insbesondere die Rückverschmutzung im Bereich der Montage rückt zunehmend in den Fokus. Um diesen Bedarf aufzugreifen und Reinheitslösungen für die Montage und deren Umfeld zu schaffen, entsteht ein weiteres Regelwerk, das 2010 ebenfalls beim VDA QMCerscheinen wird. Die Inhalte dieses Regelwerks werden aktuell in einen Industriearbeitskreis unter Leitung des Fraunhofer IPA erarbeitet. Unter dem Titel MontSa (Montagesauberkeit) arbeiten hier bereits im zweiten Jahr 25 engagierte Firmen an praxisnahen Sauberkeitslösungen. Um auch formal an den VDA Band 19 anzuschließen, wird das neue Montagesauberkeitsregelwerk als VDA Band 19/2 erscheinen. Weitere Informationen zu den Inhalten des Regelwerks und zur Arbeit des Industrieverbunds erhalten Sie am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik.
CO2-Schneestrahlen
Rückstandsfreie und trockene Vorbehandlung von Kunststoffen Das CO2-Schneestrahlen stellt eine wirtschaftliche Alternative zu gängigen Reinigungs- und Vorbehandlungsmethoden für Kunststoffe dar. Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, Geschäftsstelle der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik, ist seit über zehn Jahren in der Forschung und Entwicklung zum CO2-Strahlen tätig und hat jüngst ein zweijähriges Forschungsprojekt zum »Automatisierten Reinigen und Vorbehandeln von Kunststoffen mit CO2-Schneestrahlen« abgeschlossen. Die Ergebnisse wird das IPK im Rahmen eines Vortrages auf dem Fachforum der parts2clean vorstellen. Im Projekt wurde das CO2-Schneestrahlen als Vorbehandlungsverfahren vor dem Lackieren qualifiziert. Das Verfahren bietet zudem den Vorteil, dass es sich direkt in Lackieranlagen integrieren lässt und dieselben Manipulatoren wie für die Lackierdüsen genutzt werden können. Die Prozesssicherheit lässt sich darüber hinaus durch den Einsatz des in-line-fähigen Aerosol-Messverfahrens zur Analyse der Benetzungseigenschaften nach der Vorbehandlung steigern. In Abhängigkeit von Substrat und Verunreinigung ist eine wirtschaftlichere Vorbehandlung gegenüber dem Powerwash-Verfahren gegeben. Zusätzlich zu geringen Verfahrenskosten und hohen Verfahrensleistungen entfallen beim CO2-Schneestrahlen Kosten für die Pflege, Überwachung und Entsorgung des Reinigungsmediums sowie für die Trocknung der Bauteile.
In der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik bündeln acht inhaltlich unterschiedlich ausgerichtete Institute der Fraunhofer-Gesellschaft ihre Kompetenzen, um das gesamte Feld der Reinigungstechnik branchenübergreifend abzudecken und koordiniert zu bearbeiten. Diese Vernetzung ermöglicht gezielte Detail- und komplette Systemlösungen in den Geschäftsfeldern Industrielle Bauteilreinigung, Reinigung in der Instandhaltung, Oberflächenvorbehandlung vor der Beschichtung, Reinigung in der Mikrosystemtechnik sowie Reinigung in hygienerelevanten Bereichen.
Fraunhofer-Themen:
* Funktionale Schichten (Easy-to-Clean & Anti-Fingerprint)
* Reinigung und Vorbehandlung von CFK-Bauteilen
* Funktionalisierung und Beschichtung von Kunststoffen, Elastomeren und Metallen
* Partielle Laserreinigung vor Fügeprozessen
* Funktionsflächenreinigung
* Reinigen mit festem, flüssigem und überkritischen CO2
* Elektronenstrahl-Sterilisation für Medizintechnik, Verpackungen und Rohstoffe
* In-line-Sterilisationsverfahren in der Produktion
* Montagesauberkeit und Technische Sauberkeit
* Reine Fertigung
* In-line fähige Sauberkeitsanalyse
* Reinheits-Bewertung
* Qualitätssicherung der Oberfläche
* Oberflächenanalytik und Schadensanalyse
* Reinigung in der Wartung und Instandhaltung
* Grundlagenseminar Reinigungstechnik »Reinigung in der Produktion«
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