Schneller, effizienter und effektiver durch pulsierenden Strahl

Oberflächen 07. 03. 2021
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Innovation der acp systems AG bei der CO2-Schneestrahlreinigung

Bei der ganzflächigen sowie partiellen Reinigung unterschiedlichster Bauteile hat sich die quattroClean-Schneestrahltechnologie als wirtschaftliches und prozesssicheres Verfahren etabliert. Eine neu entwickelte Zweistoff-Ringdüse für einen pulsierenden Strahl ermöglicht es nun, bei der Reinigung mit Kohlenstoffdioxid (CO2) weitere wirtschaftliche und technische Vorteile zu realisieren.

Die Bauteilreinigung ist heute in allen Industriebereichen essentieller Bestandteil einer qualitätsorientierten Fertigung. Die zu erfül­lenden Sauberkeitsspezifikationen ­variieren zwar abhängig vom Produkt, der Fertigungsphase und dem nächsten Schritt in der Produktionskette, beispielsweise ­Beschichten, Fügen, Montieren oder Verpacken. Der Trend geht unabhängig davon zunehmend zu trockenen Reinigungsverfahren, wie die der quattroClean-Schneestrahltechnologie der acp systems AG, die prozesssicher bedarfsgerechte Reinigungsergebnisse sicherstellt und sich problemlos in Fertigungslinien sowie verkettete Produktionsumgebungen integrieren lässt.

Vorteile bietet die umweltgerechte Alternative zu nasschemischen Verfahren auch, wenn nur bestimmte Bauteilbereiche wie Klebe-, Schweiß- oder Dichtflächen einen definierten partikulären und/oder filmischen Sauberkeitsgrad erfordern oder die Reinigung bei montierten Komponenten erfolgen soll. Ein weiterer Einsatzbereich ist das gleichzeitige Entgraten und Reinigen von harten und spröden Kunststoffen wie beispielsweise PEEK und PPS.

Vier Effekte für ­reproduzierbar saubere Oberflächen

Das Verfahren nutzt flüssiges, unbegrenzt haltbares und nicht korrosives Kohlenstoffdioxid als Reinigungsmedium. Es entsteht als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus Biomasse und ist deshalb umweltneutral.

Wesentliches Element des Reinigungssys­tems ist eine verschleißfreie Zweistoff-Ringdüse, durch die das nicht brennbare und ungiftige Kohlenstoffdioxid geleitet wird. Es entspannt beim Austritt aus der Düse zu einem feinen Kohlenstoffdioxidschnee, der von einem separaten, ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird.

Beim Auftreffen des gut fokussierbaren Schnee-Druckluftstrahls auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Sublimations- und Lösemitteleffekt. Das Zusammenspiel dieser vier Wirkmechanismen entfernt partikuläre und filmische Verunreinigungen reproduzierbar. Abgelöste Verunreinigungen werden durch die aerodynamische Kraft der Druckluft weggeströmt und durch eine integrierte Absaugung entfernt. Das Kohlenstoffdioxid sublimiert unter Atmosphärendruck, die Werkstücke sind nach der Reinigung trocken und können sofort weiterverarbeitet oder verpackt werden.

Die neue Düse erzeugt einen pulsierenden Strahl mit einer Frequenz von 25 bis 30 Hertz; er besitzt eine höhere kinetische Energie (Bild: acp systems AG)

 

Höhere Reinigungseffizienz durch neue Düsentechnologie

Mit dem Ziel, Reinigungseffizienz und Anwendungsspektrum weiter zu erhöhen, hat acp ihre Düsentechnologie weiterentwickelt. Ergebnis ist eine Düsentechnologie, die einen pulsierenden Strahl mit einer Frequenz von 25 bis 30 Hertz erzeugt. Der pulsierende Schnee-Druckluftstrahl verfügt im Vergleich zum kontinuierlich strahlenden über eine höhere kinetische Energie, aus der eine optimierte Reinigungswirkung resultiert: Zum einen wird der Mikrostrahleffekt (mechanischer Wirkmechanismus) vervielfacht. Er entsteht durch die Impulsübertragung beim Auftreffen der feinen Schneekristalle mit hoher Geschwindigkeit auf der zu reinigenden beziehungsweise zu entgratenden Oberfläche. Zum anderen ermöglichen die wiederholten Mikroexplosionen, die bei jedem Auftreffen des pulsierenden Strahls durch die rund 600-fache Volumenvergrößerung während des Übergangs von der festen in die gasförmige Phase (Sublimationseffekt) ausgelöst werden, eine effektivere Entfernung der Verunreinigungen.

Kürzere ­Behandlungszeiten und reduzierte Kosten

Durch die erhöhte Effektivität des Strahls lassen sich bei zahlreichen Anwendungen die ohnehin bereits kurzen ­Behandlungszeiten weiter verringern. Bei Entgrataufgaben wird die Wirksamkeit des Verfahrens durch die verstärkte Impulsübertragung ebenfalls erhöht, so dass auch hier Bearbeitungszyklen verkürzt werden können. Dies eröffnet insbesondere bei der Integration des quattro­Clean-Systems in automatisierte Fertigungsschritte mit sehr kurzen Taktzeiten neue Perspektiven. Versuche dazu führt das Unternehmen im eigenen Technikum durch. Gleichzeitig können durch den pulsierenden Strahl die Verbräuche von Kohlenstoffdioxid und Druckluft reduziert werden. Dies wiederum verringert die Reinigungskosten pro Teil und leistet damit einen Beitrag zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass der Einsatz einer Schneestrahlreinigung mit pulsierender Düse gewichts- und platzsparender realisiert werden kann.

Hochflexibel – auch in der ­Anlagenkonzeption

Abgestimmt auf die jeweilige Reinigungs- und Taktzeitvorgabe realisiert acp systems auf Standardmodulen basierende, maßgeschneiderte Anlagenkonzepte. Sie können als Standalone-Lösungen oder für die Integration in automatisierte beziehungsweise verkettete Produktionsumgebungen ausgeführt werden. Der skalierbare quattroClean-Prozess lässt sich dabei effizient und platzsparend an unterschiedliche Bauteilgeometrien für eine ganzflächige oder partielle Reinigung anpassen. Sämtliche Prozessparameter wie Volumenströme für Druckluft und Kohlenstoffdioxid, Strahlbereich und Strahlzeit werden durch Versuche exakt für die jeweilige Applikation, die Materialeigenschaften sowie die zu entfernenden Kontaminationen ermittelt. Sie können als teilespezifische Programme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden. Standardisierte Schnittstellen ermöglichen die einfache Einbindung in und Steuerung durch übergeordnete Leitrechner. Für eine lückenlose Dokumentation und Nachverfolgbarkeit werden sämtliche Prozessparameter automatisch erfasst und an den Leitrechner übergeben.

Über acp systems

1997 in Stuttgart gegründet, zählt die acp systems AG heute zu den internationalen Markt- und Technologieführern, wenn es um effiziente CO2-Schneestrahlreinigung geht. Die patentierte quattroClean-Technologie des Unternehmens ermöglicht die trockene, material- und ressourcenschonende Entfernung von partikulären und filmischen Verunreinigungen von nahezu allen technischen Werkstoffen. Das trockene Verfahren ist darüber hinaus für die Behandlung elektronischer und elektromechanischer Komponenten mit reproduzierbarem Ergebnis einsetzbar. Die Reinigung mit dem skalierbaren und Industrie 4.0-fähigen quattroClean-System kann ganzflächig oder partiell, beispielsweise an Schweiß-, Klebe-, Dicht- und Bondflächen, erfolgen. Eine weitere Kernkompetenz der acp liegt in der Automatisierung der Reinigungsprozesse und deren Integration in verkettete Fertigungs-, Montage- und Beschichtungslinien.

Kontakt

acp systems AG, Karl-Heinz Menauer,
E-Mail: karl-heinz.menauer@acp-systems.com

Text zum Titelbild: Mit der Entwicklung der taktenden Düse werden Reinigungseffizienz und Anwendungsspektrum der quattro­Clean-Schneereinigung erweitert (Bild: acp systems AG

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