13.02.24 – Roll und Loch
Teilereinigung in Gitterboxen mit hohen Sauberkeitsanforderungen
Strengere Sauberkeitsspezifikationen und Umweltaspekte veranlassten einen Hersteller von Stanz- und Umformteilen, eine mit Perchlorethylen betriebene Lösemittel-Reinigungsanlage für Behältnisse im Gitterboxformat zu ersetzen.
Für einen möglichst langen mannlosen Betrieb bietet die Anlage auf der Beladeseite Platz für acht Gitterboxen. © Wolfgang Loch
Vor dem Einfahren in den Sauberbereich wird mittels Lichtschranke und Sensorik geprüft, ob die Gitterbox richtig auf der Rollenbahn abgesetzt wurde und ob es sich um ein großes Behältnis oder zwei halbe, übereinander gestapelte Gitterboxen handelt. © Wolfgang Loch
Mit der neuen Anlage, die mit modifiziertem Alkohol arbeitet, erzielt der Teile- und Komponentenfertiger nicht nur die geforderte Sauberkeit prozesssicher. Dank der anforderungsgerechten Anpassung durch Karl Roll wurde auch der Durchsatz um 20 % erhöht.
Komplexe Stanz- und Umformteile sowie Schweißbaugruppen, die weltweit an OEM und Tier 1-Lieferanten aus der Automobilindustrie geliefert werden, machen seit der Gründung der Wolfgang Loch GmbH & Co. KG im Jahr 1976 das Gros der gefertigten Produkte aus. Dazu zählen sicherheitsrelevante Teile für Airbag-Anwendungen ebenso wie Gehäuse, in die unter anderem Batteriepacks und Zusatzheizungen für Elektrofahrzeuge eingebaut werden. Das in Idar-Oberstein ansässige Unternehmen mit 400 Mitarbeitenden deckt dabei die Bereiche Prototypen- und Werkzeugbau, Fertigung der Teile aus Edelstählen, blanken und oberflächenveredelten Bändern sowie Aluminium, Schweiß- und Montagetechnik sowie Oberflächenbehandlung ab. Letzteres beinhaltet neben der Reinigung der Bauteile beispielsweise eine kathodische Tauchlackierung oder das Umspritzen definierter Werkstückbereiche mit Kunststoff.
Zunehmend strengere Sauberkeitsanforderungen
Im Bereich der Bauteilreinigung setzt das Unternehmen seit 2008 auf Lösemittelanlagen von Karl Roll. Insgesamt wurden bis 2012 vier Maschinen angeschafft, die überwiegend mit Perchlorethylen betrieben wurden. Aufgrund der hohen benötigten Kapazität waren zwei davon für die Reinigung der Teile in Gitterboxen aus verzinktem Stahl ausgelegt. „Die Teilereinigung hat sich in der Fertigung zu einem immer wichtigeren Prozessschritt entwickelt. Heute haben wir Sauberkeitsspezifikationen zu erfüllen, die bei „kein Partikel größer 400 Mikrometer und einer Oberflächenspannung von 38 mN/m“ liegen. Mit unseren vorhandenen Anlagen haben wir das nicht erreicht“, berichtet Jürgen Funk, Geschäftsführer Technik und Vertrieb bei Wolfgang Loch. Darüber hinaus sind Schmauchspuren abzureinigen, die sich beim Schweißen bilden beziehungsweise wenn beim Stanzen höhere Temperaturen erreicht werden. Es waren aber nicht allein die gestiegenen Sauberkeitsanforderungen, die 2021 zur Entscheidung führten, eine der beiden Gitterboxanlagen durch ein mit modifiziertem Alkohol betriebenes Reinigungssystem zu ersetzen. Umweltaspekte und eine verbesserte Energieeffizienz spielten ebenfalls eine Rolle.
Höchste Ansprüche an Reinigungsleistung und Durchsatz
Die stabile Erfüllung der Sauberkeitsanforderungen mit modifiziertem Alkohol war ein wesentliches Kriterium, dem die neue Anlage gerecht werden musste. Ferner standen für einen hohen Durchsatz eine Zykluszeit von maximal zehn Minuten pro Gitterbox und eine bestmögliche Aufbereitung des Lösemittels auf der Prioritätenliste. Weitere Punkte waren, dass durch die Anlage eine gewisse Trennung zwischen Fertigungs- und Sauberbereich hergestellt und die innerbetriebliche Logistik optimiert wird. Dieser Anforderungskatalog wurde mit mehreren Anlagenbauern diskutiert, darunter auch Roll. „Dass es wieder eine Roll-Anlage wurde, lag am Anlagenkonzept, das genau an unsere Anforderungen und Wünsche angepasst war. Die Ergebnisse der Reinigungsversuche mit Problemteilen im Technikum des Anlagebauers überzeugten ebenfalls“, begründet Jürgen Funk die Entscheidung. „Auch die Qualität der bisher von Roll gelieferten Anlagen und die gute Zusammenarbeit haben wir in die Waagschale geworfen“, ergänzt Andreas Korn, Leiter Oberflächentechnik bei Wolfgang Loch. Eingesetzt wird die neue Lösemittelanlage seit April 2023 für Bauteile, bei denen Restschmutzanforderungen zu erfüllen sind. „Da durch den modifizierten Alkohol Partikel von den verzinkten Boxen abgetragen werden können, haben wir für diese Werkstücke auch in neue Reinigungsbehältnisse aus Edelstahl investiert“, merkt Andreas Korn an.
Leistungsstarke Technik sichert Reinigungsergebnis und Kapazität
Gereinigt werden die Teile als gesetzte Ware oder Schüttgut in halben und ganzen Gitterboxen. Um die Vorgaben hinsichtlich Sauberkeit und Durchsatz beziehungsweise Zykluszeit einzuhalten, verfügt die Anlage über zwei Medientanks mit einem Gesamtvolumen von rund 8500 Litern. Die verfahrenstechnische Ausstattung ist ebenfalls außergewöhnlich. So ermöglicht eine Spritzeinheit, dass stark verunreinigte Bauteile zunächst mit Lösemittel aus Tank eins beaufschlagt beziehungsweise durch Dampfentfetten vorgereinigt werden. Das dafür eingesetzte Lösemittel gelangt direkt in die integrierte Destillationseinrichtung mit kontinuierlichem Ölaustrag. Dies verhindert, dass sich das Medium im Vorreinigungstank stark mit Öl anreichert. Anschließend erfolgt die Endreinigung mit Medium aus Tank zwei. Dabei kommen sowohl Druckumfluten mit einem Volumenstrom von bis zu sieben bar als auch Ultraschall mit einer Effektivleistung von 24.000 Watt zum Einsatz. Während dieser Behandlung können die Chargen je nach Gitterboxgröße rotiert oder bis zu einem definierten Grad geschwenkt werden. Das Entleeren der Arbeitskammer wird durch verstärkte Pumpen beschleunigt und bei der Vakuumtrocknung ermöglicht die Kombination von Vakuum- und Wälzkolbenpumpe, dass die Teile schneller als üblich vollkommen trocken aus der Anlage kommen. „Wir kontrollieren die Oberflächenspannung einmal pro Schicht mit Testtinten und die partikuläre Sauberkeit in regelmäßigen Abständen durch ein externes Labor und dabei zeigt sich, dass wir die vorgegebenen Sauberkeitsspezifikationen zuverlässig erreichen“, berichtet Andreas Korn.
Einen Beitrag dazu leistet auch die großzügig ausgelegte Filtration mit Dreifachfiltern pro Medienkreislauf. Sie sorgt zusammen mit der effektiven Destillation dafür, dass das Lösemittel über eine lange Zeit in hoher Qualität zur Verfügung steht.
Optimierter Wertstrom und höhere Produktivität
Die Beschickung der Anlage erfolgt in der Fertigung, dem sogenannten Schmutzbereich. An der Beladeposition wird das teilespezifische Reinigungsprogramm durch Einscannen der auf den Begleitpapieren vermerkten Artikelnummer ausgewählt. Neben den eigentlichen Reinigungsparametern sind auch Informationen zum genutzten Reinigungsbehältnis hinterlegt. Dabei wird über Lichtschranke und Sensorik geprüft, ob die Gitterbox richtig auf der Rollenbahn abgesetzt wurde und ob es sich um eine große Gitterbox oder zwei halbe, übereinander gestapelte Gitterboxen handelt. Ist Letzteres der Fall, werden alle Reinigungsprogramme mit rotierender Bewegung automatisch gesperrt. Darüber hinaus erkennt die Sensorik nicht reinigungsgerechte Behältnisse und informiert das Personal.
Stimmt alles, fährt die Charge durch ein Rolltor in den Sauberbereich und von da über einen Quertransport weiter in die Arbeitskammer. „Das Beschickungssystem bietet Platz für acht Gitterboxen. Wir können dadurch sehr viele Staplerbewegungen einsparen und konnten den Wertstrom verbessern“, erklärt Andreas Korn. „Gelohnt hat sich die Investition in die neue Anlage daher nicht nur unter dem Aspekt Sauberkeit, es ist uns damit auch gelungen, die Ausbringung im Bereich der Oberflächentechnik um rund 20 % zu steigern“, ergänzt Jürgen Funk.
