Leichtbau ist in der Automobilindustrie kein neues Thema. Im Zuge der weiteren Verringerung von CO2-Emissionen und Elektromobilität gewinnt es jedoch weiter an Aktualität. OEM und Zulieferer setzen deshalb bei Karosserieteilen wie Türen, Fahrzeugdächern, Kofferraum- und Heckklappen sowie Motorhauben vermehrt auf leichtere Materialien, zum Beispiel Aluminium und Kunststoffe.

Darüber hinaus ermöglichen veränderte Produktions- und Fügetechnologien wie das Verkleben diverse Gewichtseinsparungen. Um bei strukturellen Verklebungen, etwa von Karosserieteilen oder Batteriegehäusen, die erforderliche Haftfestigkeit zu gewährleisten, werden sehr hohe Anforderungen an die Sauberkeit und Benetzbarkeit der Fügebereiche gestellt.

Partiell und trocken reinigen

Klassische nasschemische Reinigungsprozesse mit wasserbasierenden Medien oder Lösemitteln scheiden bei diesen Aufgabenstellungen aus. Zu den verschiedenen Gründen zählt, dass die Fügebereiche üblicherweise eine deutlich höhere Sauberkeit aufweisen müssen als der Rest des Bauteils und sich diese Reinigungsprozesse nicht oder nur mit hohem Aufwand in eine Fertigungs- oder Montagelinie integrieren lassen.

Favorisiert werden daher trockene Verfahren wie das umweltverträgliche quattroclean-Schneestrahlreinigungsverfahren von Acp Systems. Es kommt in vielen Industriebereichen zur ortsselektiven oder ganzflächigen Reinigung bei Bauteilen aus praktisch allen Werkstoffen zum Einsatz. Weil die Reinigung materialschonend erfolgt, lassen sich auch sensible Substrate behandeln.

Das Verfahren verwendet flüssiges Kohlendioxid als Reinigungsmedium, das als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus umweltneutralem Biogas entsteht. Es wird durch eine verschleißfreie 2-Stoff-Ringdüse geleitet und entspannt sich beim Austritt zu feinem CO2-Schnee. Dieser Kernstrahl wird in einem separaten ringförmigen Druckluftmantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des gut fokussierbaren Schneedruckluftstrahls auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischen, mechanischen, Sublimations- und Lösemitteleffekten. Das Zusammenspiel dieser vier Wirkmechanismen entfernt reproduzierbar partikuläre (Staub, Späne, Abrieb, Mikrograte) und filmische (Trennmittel, Ziehöle, Emulsionen, Silikone, Schmauchspuren) Verunreinigungen. Abgelöste Verunreinigungen werden durch die aerodynamische Kraft der Druckluft weggeströmt und durch eine integrierte Absaugung entfernt.

Reinigungsprozess mit großem Arbeitsfenster

Die vor über 20 Jahren entwickelte quattroclean-Technologie gilt als effizientes und vielseitig einsetzbares trockenes Verfahren. Im Vergleich zu anderen Trockenreinigungsmethoden wie Atmosphärendruckplasma- und Laserreinigung ermöglicht die Technologie aufgrund verschiedener Verfahrenseigenschaften eine höhere Prozesssicherheit im Serieneinsatz. Dazu zählen der robuste Prozess und das große Arbeitsfenster. Positiv wirkt sich zudem aus, dass sich während der Reinigung die behandelten Bauteilbereiche nicht erwärmen.

Die Skalierbarkeit des Industrie-4.0-kompatiblen quattroclean-Systems ermöglicht es, dieses einfach und platzsparend an unterschiedliche Anwendungen und Bauteilgeometrien anzupassen. Alle Prozessparameter wie Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid, Anzahl der Düsen, Strahlbereich und -zeit werden mit Versuchen im Acp-Technikum an das jeweilige Bauteil, die Applikation und Materialeigenschaften sowie die zu entfernenden Verunreinigungen angepasst. Sie können als teilespezifische Programme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden. Auf Standardmodulen basierend, erarbeitet Acp maßgeschneiderte Anlagenkonzepte – sowohl als Standalone-Lösungen wie auch für die Integration in Fertigungslinien und verkettete Produktionsumgebungen.

Betriebskosten verringern

Welche Ergebnisse mit dem quattroclean-Verfahren in der Praxis erzielt werden können, zeigt sich bei einem asiatischen OEM. Vor dem Verkleben ging es hier um das Entfernen minimaler Ziehölrückstände, die unter anderem beim Umformen von Karosserieteilen aus Aluminium zu verzeichnen sind. Das Unternehmen führte dazu vergleichende Versuche mit der Plasma-, Laser- und quattroclean-Reinigung durch. Während sich das Plasmaverfahren als nicht zielführend erwies, konnte mit der Laserreinigung das Ziehöl zwar entfernt werden, allerdings kam es durch die Erwärmung des Bauteils zu unerwünschten Nebeneffekten, die mit den vergleichsweise geringen Prozessgeschwindigkeiten zum Ausschlusskriterium wurden.

Neben den erreichten Sauberkeitswerten, der hohen Prozessgeschwindigkeit und -sicherheit konnte das quattroclean-Verfahren durch seine Unempfindlichkeit und Wirtschaftlichkeit überzeugen. Nach Berechnungen des OEM ermöglicht es im Vergleich zu einem nasschemischen Prozess Investitionseinsparungen um den Faktor vier, die laufenden Betriebskosten verringern sich um über 50 %.

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