Qualität, Funktion und Betriebssicherheit von Pkws und Nutzfahrzeugen hängen entscheidend von der Sauber­keit ihrer einzelnen Bauteile und Komponenten ab. Sowohl die Automobilindustrie als auch ihre Zulieferer benötigen daher Reinigungslösungen, die bei hoher Qualität und Flexibilität extrem kosten­effizient arbeiten.

_____ Der Trend zu kleineren Autos beziehungsweise zu Motoren mit gerin­gerem Verbrauch und Emissionen führt zu weiter steigenden Anforderungen an die Präzision der Komponenten und damit auch an deren Reinigung. Dabei macht eine zunehmende Zahl an Aus­stattungsvarianten, Motoren und Getrie­ben sowie immer kürzere Produkt­lebenszyklen eine sehr flexible Ferti­gung erforderlich, die selbstverständlich die Bauteil­ und Oberflächenreinigung einschließt.

Flexibel durch RoboterDie Forderung nach hoher Flexibilität können Transferanlagen, die die effizi­ente Bearbeitung und Reinigung eines immer gleichen Werkstücks in sehr kur­zer Taktzeit und damit hohen Durchsatz gewährleisten, nicht erfüllen. Hier kom­men inzwischen mit Robotern ausgestat­tete, modulare Reinigungslösungen zum Einsatz, die in die Fertigungslinie inte­griert werden können. Sie ermöglichen

die Reinigung, Hochdruckentgratung und Trocknung von komplexen Bauteilen wie Zylinderköpfen, Kurbel­, Getriebe­ und Kupplungsgehäusen in kurzen Takt­zeiten und bei hoher Flexibilität. So lässt sich im Falle eines Teilewechsels oder einer Werkstückmodifikation das Bewe­gungsszenario des Roboters einfach per Teachpanel umprogrammieren. Angebo­ten werden die sogenannten Roboter­Rei­nigungszellen als kompakte Module mit integrierter Medienaufbereitung.

Umgesetzt wurde dieses Konzept bei­spielsweise bei einem Automobilherstel­

ler für die vollautomatische Zwischen­ und Endreinigung sieben verschiedener Zylinderköpfe. Der zentrale Reinigungs­platz besteht aus fünf Roboterzellen und ist mit der spanenden Fertigung sowie den nachfolgenden Bearbeitungsprozes­sen verkettet. Jedes Reinigungsmodul verfügt über eine Schmutz­ und Sauber­ablage sowie eine eigene, autarke Steue­rung. Dies ermöglicht, dass eine oder mehrere Reinigungszellen aus dieser Konfiguration herausgenommen und an einem anderen Ort aufgestellt werden können. Außerdem sorgt die Redundanz

Reinigungslösungen für die Automobilindustrie

Mit Qualität und Flexibilität Kosten senken

Standard-Reinigungsmodule mit komplett in das System integriertem Roboter ermöglichen bei Produktänderungen oder neuen Bauteilen die schnelle Prozessanpassung mit geringem Aufwand durch Umprogrammierung

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dieser Lösung auch beim wartungs­ oder störungsbedingten Ausfall einer Reini­gungszelle für einen reibungslosen, unterbrechungsfreien Betrieb.

Nach dem Eintreffen an der Übergabe­position greift ein zentraler Beladerobo­ter den Zylinderkopf und erhält anhand eines Datamatrix­Codes die Information, um welches Teil es sich handelt. Der Roboter wählt die verfügbare Anlage aus, legt den Zylinderkopf auf deren Schmutzablage ab und gibt den Bauteil­Code an die Zellensteuerung weiter.

Nach dem Abholen des Teils durch den Zellenroboter erfolgt zunächst ein Reini­gungsprozess mit Injektionsflutwa­schen: Unterhalb der Badoberfläche wird Wasser mit hohem Druck in die Behand­lungskammer gespritzt, der dabei ent­stehende, extreme „Whirlpooleffekt“ spült Späne und Schmutz aus Hohlräu­men wie Gewinde­Sacklöchern.

Außerhalb des Bades wird dann mit einem 300 bar Wasserstrahl hoch­druckentgratet. Dabei bewegt der Robo­ter das Werkstück entsprechend dem in der Steuerung hinterlegten Reinigungs­programm so, dass Flittergrate aus

Druckölkanälen, Hydrostösselbohrungen und anderen kritischen Bereichen des Ölkanals zuverlässig entfernt werden. Wo es erforderlich ist, fahren speziell konstruierte Hochdrucklanzen in die

Ölkanäle des Werkstückes hinein. Nach einem Spülschritt und der Vortrocknung wird der Zylinderkopf auf der Sauberab­lage abgelegt, wo ihn der Beladeroboter übernimmt und auf die Verkettung zum Vakuumtrockner transportiert, den das Bauteil abschließend durchläuft.

Batchprozess mit LösemittelBei zahlreichen Automobilteilen erfolgt die Reinigung als Schüttgut beziehungs­weise gesetzte Ware in Batch­Prozessen mit wässrigen oder Lösemittelreinigern. Vorteil ist ein hoher Durchsatz in relativ kurzer Zeit und damit verbunden ein geringer Anteil an den Gesamtherstel­lungskosten eines Werkstücks. Um ein anforderungsgerechtes Reinigungser­gebnis zu erzielen, ist es dabei erforder­lich, den Prozess auf das Teilespektrum, den Verschmutzungsgrad und die Art der Verunreinigung abzustimmen. Dies erfolgt am besten durch Reinigungsver­suche beim Anlagen­ und/oder Medien­hersteller.

Diesen Weg ging auch ein Hersteller von Antriebstechnik, der komplette Syn­chronisierungen für Schaltgetriebe für

Für die Reinigung von sieben verschiedenen Zylinderköpfen wurde ein Reinigungsplatz ein-gerichtet, der aus fünf Roboter-Reinigungsmodulen sowie einem zentralen Beladeroboter besteht

Die Lösemittel-Reinigungsanlage zur Reinigung der Synchronringe arbeitet unter Vollvakuum. Eine neben der Anlage platzierte Restdestillation befreit das Reinigungsmedium permanent vom eingetragenen Öl.

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alle großen Automobilhersteller fertigt. Je nach Fahrzeugtyp kommen Einfach­, Zweifach­ oder Dreifach­Konus­Synchro­nisierungen zum Einsatz, die aus bis zu zehn Einzelteilen bestehen. Das Reibbe­lags­Portfolio umfasst organische, Car­bon­Composite und Streusinter­Reibbe­läge. Um deutlich kürzere Durchlauf­zeiten zu erreichen und die Kapitalbin­dung zu senken, holte sich das Unter­nehmen den Prozess Gas­Nitrieren ins Haus. Dieser erfordert absolut fettfreie und trockene Teile. In zahlreichen Pro­bereinigungen bei verschiedenen Reini­gungsanlagenherstellern stellte sich heraus, dass eine mit dem modifizierten Alkohol „Dowclene 1601“ betriebene Rei­nigungsanlage die technisch und wirt­schaftlich optimale Lösung ist.

Eine ausgefeilte Programmstruktur mit frei wählbaren Warenbewegungen in jedem Verfahrens­Schritt ermöglicht dem Unternehmen eigene, an die jewei­lige Aufgabe angepasste Reinigungs­Pro­gramme zu erstellen. Die Anlage verfügt zusätzlich über eine Nachspüleinheit. Sie ermöglicht einen zweiten Reinigungsvor­gang mit Medium aus einem separaten Tank. Außerdem wurde ein Ultraschall­Reinigungsmodul integriert, damit auch Buntmetall­Partikel aus der Streusinte­rung, Graphitrückstände und partielle Verschmutzungen durch Maschinen­Öle sicher abgelöst werden können.

Zur guten Reinigungsleistung leistet auch die Kombination von Destillations­ und Restdestillationseinheit einen wesentlichen Beitrag. In diesen beiden Aggregaten wird das Reinigungsmedium kontinuierlich destilliert und einge­schlepptes Öl sofort wieder aus der Anla­ge ausgetragen. Teilchenförmige Ver­schmutzungen werden durch Filtersys­teme, über die das von den Teilen abflie­ßende Medium geleitet wird, abgeschie­den.

Die zu entfettenden Synchronringe mit Durchmessern von 67,5 mm bis 72 mm werden alle auf den gleichen Transport­Rundstangen behandelt. Dafür ist jedes Chargiergestell (Waschkorb) mit unterschiedlichen Aufnahmeposi­tionen ausgestattet. Dadurch kann jeder Korb mit den Abmessungen 670 x 480 x 300 mm für alle Synchronring­Größen eingesetzt werden.

Beim Teilehandling sparenErgebnis, Dauer und Kosten der Teilerei­nigung im Batch­Prozess hängen neben der Verfahrenstechnik und dem Medium entscheidend von der Zugänglichkeit der Bauteile im Warenträger ab. Reinigungs­behältnisse aus Edelstahl­Runddraht gewährleisten, dass die Werkstücke all­seitig für das Reinigungsmedium zugänglich sind, abgelöster Schmutz gut abtransportiert, die Trocknung beschleu­

nigt und Verschleppungen minimiert werden. Effekte sind ein besseres Reini­gungsergebnis in kürzerer Zeit bezie­hungsweise ein entsprechend höherer Durchsatz sowie längere Badstandzeiten und damit mehr Wirtschaftlichkeit.

Immer häufiger ist für das Erreichen definierter Sauberkeitsanforderungen auch der Einsatz teilespezifisch gestalte­ter Warenträger erforderlich. Mit solchen optimal auf die Werkstücke abgestimm­ten Reinigungsbehältnissen lässt sich aber nicht nur die Reinigungsqualität erhöhen, sondern auch eine Senkung der Betriebskosten erreichen. Vorausset­zung ist, dass in die Konzeption der Warenträger zusätzlich zu den teile­ und sauberkeitsspezifischen Anforderungen auch der innerbetriebliche Transport sowie die spätere Verpackung einflie­ßen. Denn dadurch können manuelle Umsetzvorgänge zwischen einzelnen Fertigungsschritten und/oder der Endreinigung, für die Montage und Ver­packung minimiert werden. Dies redu­ziert das Risiko einer Bauteilbeschädi­gung auf ein Minimum und bietet ein erhebliches Einsparpotenzial.

Dieses schöpfte ein international täti­ger Automobilzulieferer aus, der aus externen Produktionsstätten zwei unter­schiedliche Bauteile in Blistern mit jeweils 96 beziehungsweise 48 Werkstü­cken bezieht. Beim Bauteil A handelt es

Spezielle Umstülpadapter, die sowohl auf die Blisterverpackung als auch auf die Montage-Losgröße abgestimmt sind, reduzieren den Aufwand für das Teilehandling um 75 Prozent

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sich um das Außengehäuse des Werk­stücks B. Für die vollautomatische Mon­tage müssen jeweils 48 Teile des Typs A und B in einem Warenträger zusammen­geführt und zuerst noch anhaftender Korrosionsschutz in einem Reinigungs­schritt entfernt werden. Gereinigt und zum automatischen Entladen bereitge­stellt werden die Bauteile in einem teile­spezifisch gestalteten Warenträger. Um manuelle Umsetzvorgänge für das Zusammenführen der unterschiedlichen Bauteile in den Warenträger zu minimie­ren, wurde ein spezieller Umstülpadapter entwickelt. Die 96 Teile beinhaltende Blisterverpackung mit Typ A wird in einen Adapter umgestülpt, der nach dem Befüllen geteilt werden kann. Der Umstülpadapter für Teil B ist für die Auf­nahme von 48 Werkstücken ausgelegt. Der halbe Adapter A und der Adapter B

werden auf einem Rahmen platziert und die Bauteile dann in den Warenträger umgestülpt. Durch diese clevere Lösung lassen sich die Warenträger mit nur fünf Handgriffen (Umstülpen Teil A und B in Adapter, Trennen des Adapters A, Platzie­rung der Adapter auf dem Rahmen und Umstülpen Teile A und B in Warenträger) befüllen. Der dafür erforderliche Auf­wand wurde gegenüber der vom Kunden eigentlich geplanten, manuellen Umsetz­vorgänge um 75 Prozent verringert.

Die optimale Auslegung des Ferti­gungsschritts Teilereinigung bietet sowohl OEMs als auch Zulieferern die Möglichkeit, bei geringeren Kosten ein Plus an Qualität und Flexibilität zu erzie­len. Dies erfordert allerdings Know­how über die verschiedenen Reinigungstech­nologien und ­verfahren sowie über die „Peripherie“. Doris Schulz

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Mit dem weltweit umfassendsten Angebot entlang der Prozesskette für industrielle Teilereinigung und Ober­flächensauberkeit bietet die Parts2­clean das Know­how und die Produkte für qualitäts­ und kostenoptimierte Reinigungsprozesse in der Automobil­industrie. Die 8. internationale Leit­messe für Reinigung in Produktion und Instandhaltung findet vom 12. bis 14. Oktober 2010 auf dem Messege­lände am Flughafen Stuttgart statt. Das Ausstellungsportfolio umfasst Anlagen, Verfahren und Prozessmedi­en, Warenkörbe, Werkstückträger, Handling, Prozessautomatisierung, Reinraumtechnik, Qualitätssicherung, Testmethoden, Analyseverfahren, Medienaufbereitung und ­entsorgung, Lohnreinigung, Forschung und Fachli­teratur. www.parts2clean.de

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