Entwicklung eines Vibrationsreinigungsverfahrens für die industrielle, ressourcenschonende Bauteilreinigung (ViReBa)

Abstract

Die Bedeutung des Qualitätsmerkmals Technische Sauberkeit für industriell gefertigte Bauteile nimmt kontinuierlich zu. Darüber hinaus rücken neben ökonomischen aktuell insbesondere ökologische Gesichtspunkte bei der Gestaltung von Wertströmen in den Fokus. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Forschungsprojektes das energieeffiziente und ressourcenschonende Vibrationsreinigungsverfahren, welches zudem ein großes Potential hinsichtlich einer wirtschaftlichen Bauteilreinigung besitzt, für den Einsatz in der industriellen Serienfertigung weiter entwickelt.

Zunächst wurden hierzu die wesentlichen Charakteristika eines Reinigungsszenarios identifiziert, anhand derer die Eignung der Vibrationsreinigung für einen Anwendungsfall analysiert werden kann. Für die detaillierte Planung der Vibrationsreinigung, insbesondere unter Berücksichtigung des gesamten Wertstroms, wurde ein Datenbogen entwickelt, mit dem die umfangreichen Rahmenbedingungen für einen Anwendungsfall aufgenommen werden können. Um die ökonomischen Vorteile, die mit dem Einsatz der Vibrationsreinigung gegenüber einem Nassreinigungsverfahren erzielt werden können, überschlägig zu quantifizieren, wurde des Weiteren ein Wertschöpfungsrechner entwickelt.

Im konstruktiven Bereich wurde eine deutliche Flexibilisierung der Absaugvorrichtung und der Spannvorrichtung der Vibrationsreinigungsanlage erreicht. Hierdurch konnte einerseits die potenziell erreichbare Reinigungsqualität des Verfahrens gesteigert und andererseits das Produktspektrum zu reinigender Bauteile erweitert werden. Im Bereich der Strömungssimulation wurde eine Methode entwickelt, welche es ermöglicht, strömungs- und damit reinigungsoptimierte Saugwerkzeuge selbst für komplizierte Bauteile zu konstruieren und mit Hilfe eines 3D-Printing-Verfahrens zu produzieren. Die Methode ermöglicht es außerdem, die potenzielle Reinigbarkeit von Bauteilen mit der Vibrationsreinigung bereits vor der Herstellung von Reinigungswerkzeugen zu prognostizieren.

Anschließend wurden für die technische Integration der Vibrationsreinigungsanlage in Fertigungslinien mögliche Handhabungskonzepte entwickelt. Im Projektverlauf wurde jedoch deutlich, dass diese Konzepte für die verschiedenen Anwendungsfälle individuell gestaltet werden müssen, wobei auf Grundbewegungsabläufe zurückgegriffen werden kann. Zur Quantifizierung der Reinigungsleistung des Vibrationsreinigungsverfahrens wurden abschließend Restschmutzanalysen durchgeführt, welche die Grenzen des Vibrationstrockenreinigungsverfahrens aufzeigten aber auch die möglichen Reinheitsergebnisse, die mit einem kombinierten Verfahren möglich sind, in Aussicht stellten. Durch die entwickelten Lösungsbausteine ist die Basis geschaffen worden, neue Marktsegmente für das Vibrationsreinigungsverfahren zu erschließen und somit eine weitere Verbreitung in der Serienfertigung zu erzielen.