„Technische Sauberkeit ist eine der Grundvoraussetzungen für das Erreichen einer geforderten Dichtheit“, betont Leon Münkel. Er ist seit Anfang April bei Arnold Umformtechnik im Bereich Forschung und Entwicklung tätig. Sein Fokus liegt hier auf dem Thema Dichtheit. „Die von den Kunden aktuell verlangte Dichtheitsanforderung heißt ,wasserdicht‘. Das heißt mit Blick auf die Thematik clean & tight: Es muss geprüft werden, wie sauber das Bauteil sein muss, um die Anforderung zu erfüllen. So müssen beispielsweise sämtliche Fügeverbindungen bei Batteriekästen wasserdicht sein“, konkretisiert er.

Technische Sauberkeit wird immer wichtiger

Arnold Umformtechnik ist im Bereich der technischen Sauberkeit seit vielen Jahren aktiv. Auch Daniel Schmidt, der seit 2010 im Unternehmen und seit 2016 im Bereich Cleancon tätig ist, kennt die Thematik gut. „Cleancon “– so der Markenname für das Konzept der technischen Sauberkeit – orientiert sich an den Anforderungen der Automobilindustrie und der VDA19.1 zur Prüfung der technischen Sauberkeit. Schmidt weiß: „Technische Sauberkeit ist für viele Betriebe oft noch ein Novum. Häufig fehlt es an Berührung mit diesem Themengebiet. Aber man merkt, dass es für die Unternehmen immer wichtiger wird.“

Für die gezielte Entwicklung passgenauer wasserdichter Verbindungslösungen sind neben der Erfahrung und dem zugehörigen Mess- und Auswerteequipment fundierte Anwendungskenntnisse und mitunter individuelle Prozesse nötig. Nico Künkel kennt die Fragen und Anforderungen der Kunden genau. Seit fünf Jahren arbeitet er im Projektmanagement Fastening Solutions bei Arnold Umformtechnik. Hier ist er für die Bewertung von Kundenanfragen, für Fragen zur Herstellbarkeit von Verbindungslösungen, die Kostenkalkulation, Kapazitätsabschätzungen sowie die Neuteilbetreuung bis hin zur Erstfertigung zuständig. „Wir müssen ein Bewusstsein dafür schaffen, dass eine bestimmte Dichtheitsanforderung auch einen definierten Sauberkeitsgrad erfordert. Und wir müssen die Auswirkungen auf die Dichtheit verdeutlichen“, betont er. Zudem sei es wichtig, die Dichtheitsmedien eingehend zu untersuchen. Sind für die in der geplanten Anwendung genutzten mechanischen oder chemischen Dichtheitsmedien die bisherigen Reinigungsprozesse ausreichend? Oder müssen mit Blick auf die individuelle Kundenlösung spezielle Reinigungsprozesse eingeführt werden?

Regelwerke für Sauberkeitsbetrachtungen

„Reinheit bedeutet die Abwesenheit von Partikeln bis zu einem gewissen Grad“, erinnert Schmidt. Mit Blick auf die Kundenanwendung muss demnach gewährleistet werden, dass die Partikelbelastung einen definierten Grad nicht überschreitet. „Wir können dem Kunden recht genau sagen, was technisch machbar ist und wo derzeit die Grenzen des Machbaren sind. Hauptaufgabe ist es dabei immer, die Produkte zu reinigen, zu analysieren und den Sauberkeitsgrad bis zum Kunden zu konservieren.“

Neben Sauberkeitsanalysen ist bei Arnold auch eine Betrachtung des Restmagnetismus möglich, um die Bauteile dann vor der Reinigung entmagnetisieren zu können. Dadurch werden der Reinigungsgrad erhöht und Restmagnetismusanforderungen erfüllt.

Geboren wurden die Anforderungen an die technische Sauberkeit in der Automobilindustrie. Heute legen allgemeingültige Regelwerke einen standardisierten Rahmen für die Realisierung der technischen Sauberkeit fest, so die VDA19.1 zur Prüfung der technischen Sauberkeit, die VDA 19.2 zur technischen Sauberkeit in der Montage, außerdem die ISO 16.2.3.2 sowie ein Leitfaden zur technischen Sauberkeit für die Elektronikbranche vom Verband der Elektro- und Digitalindustrie ZVEI. Ein Großteil der Arnold-Kunden stammt aus der Automobilindustrie. Daher fokussiert sich das Unternehmen mit dem Cleancon-Konzept auch auf diese Branche.

Equipment für Dichtheits- und Sauberkeitsprüfungen

Bei Arnold Umformtechnik steht für die Untersuchungen zur Dichtheit und technischen Sauberkeit umfangreiches Equipment zur Verfügung. Dies sind für den Bereich Dichtheit zum einen zwei Dichtheitsprüfstände, die mit Prüfgas messen: eine Massenspektrometrie, die Helium als Prüfmedium nutzt, und eine Differenzdruckmethode, die Luft als Prüfmedium verwendet. Mit einem weiteren Dichtheitsprüfstand, der Wasser als Prüfmedium einsetzt, kann ergänzend auch ein IPX7-Nachweis erbracht werden. Dieser verlangt, dass Bauteile, die 30 min lang 1 m tief in Wasser getaucht werden, funktionstüchtig bleiben und keine Leckagen auftreten.

Für die Sauberkeitsanalyse ist es wichtig, die konkret vorhandene Partikelbelastung der Bauteile zu erfassen. In einem Extraktionskabinett werden bei Arnold die Schmutzpartikel vom Bauteil abgelöst und aufgefangen. Für die anschließend erforderliche Auswertung gibt es verschiedene Herangehensweisen. Möglich ist zum Beispiel die Auswertung mit einem Lichtmikroskop, mit dem Länge und Breite der Schmutzpartikel ermittelt und die Partikel nach metallisch glänzend und nicht metallisch glänzend klassifiziert werden können. Mit einer Laborwaage lassen sich Aussagen zur Masse der Partikel treffen. Neu bei Arnold ist ein Rasterelektronenmikroskop, mit dem ermittelt werden kann, aus welchen chemischen Elementen sich ein Schmutzpartikel zusammensetzt. Außerdem lassen sich Rückschlüsse auf die Fehlerquelle ziehen. Nicht zuletzt steht ein Restmagnetismusprüfgerät zur Verfügung.

Passgenaue Lösungen für individuelle Anwendungen

Das Thema clean & tigth spielt für viele Verbindungselemente eine wichtige Rolle. Insbesondere Applikationen wie Batteriekästen, End- oder Anschlussmontagen stehen im Fokus. Auch in der Elektronikbranche hat es große Bedeutung, zum Beispiel bei eng aneinander liegenden Leiterbahnen. Für ölführende Systeme sowie Sensortechnik für autonomes Fahren sind saubere Verbindungselemente ebenfalls unabdingbar. Zudem können komplexe Multifunktions- und Mehrstufenbauteile – die bei Arnold gefertigten Conform-next-Teile – in die Sauberkeitsbetrachtungen einbezogen werden.

Ziel der Clean-&-tight-Untersuchungen bei Arnold Umformtechnik ist es, eine verlässliche Bewertung der Dichtheit der Verbindungselemente für Kundenapplikationen zu gewährleisten. Neben Aussagen zur Dichtheit eines Bauteils sollen Langzeiteinflüsse wie Korrosion oder Umwelteinflüsse bewertet werden.

„Während des gesamten Entwicklungsprozesses wird der Kunde begleitet. So ist eine frühzeitige Abschätzung der Machbarkeit möglich, und wir können bei Bedarf auch eine alternative Verbindungslösung vorschlagen“, beschreibt Münkel die Herangehensweise. Für jede individuelle Kundenanfrage könne so eine passgenaue Lösung entwickelt werden.

Ganzheitlicher Blick erforderlich

Doch wie viel Sauberkeit reicht für eine verlässliche Verbindung aus? „Die Sauberkeit wird bereits im Konstruktionsprozess festgelegt“, sagt Schmidt. Dabei wird nicht nur die Schraube betrachtet, sondern mit der Verarbeitung, dem innerbetrieblichen Transport und Teilehandling gesamte Prozess. Arnold hat mit Cleancon ein mehrlagiges patentiertes Verpackungskonzept zum Erhalt des Sauberkeitsgrades der Verbindungselemente entwickelt, welches alle Prozessschritte von der Entwicklung über die Produktion bis hin zur Auslieferung abdeckt. Mit Blick auf die Verpackung entwickelt das Unternehmen derzeit zudem eine umweltfreundliche Lösung.

Grundsätzlich geht es immer um eine gezielte Verbesserung der Kundenapplikation durch eine Lokalisierung beziehungsweise Vermeidung von Leckagen. Für den Kunden bedeutet dies im Ergebnis eine höhere Prozesssicherheit. Die Aussagen über den Sauberkeitsgrad der Produkte, die Arnold liefert, können so die Basis für eine saubere Weiterverarbeitung sein. „Unsere Kunden können nicht nur das Arnold-Equipment für die Untersuchungen zur Dichtheit und Sauberkeit nutzen. Es ist das komplette Paket, beginnend von der Entwicklung über Funktionsmuster und Servicedienstleistungen bis hin zur Fertigung und Auslieferung der Teile nach einem klar definierten Sauberkeitsgrad“, beschreibt Künkel die Leistungen des Forchtenberger Verbindungselementeherstellers.

Annedore Bose-Munde, freie Fachredakteurin für Wirtschaft und Technik

Arnold Umformtechnik GmbH & Co. KG
Carl-Arnold-Straße 25
74670 Forchtenberg-Ernsbach
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