Technische Sauberkeit

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Qualität entsteht in störungsfreier Fertigung

Von Trixy Schmidt, freie Fachjournalistin für die Deprag Schulz GmbH u. Co.

Schmutzpartikel können die Funktion von Bauteilen beeinträchtigen, sie verstopfen Düsen oder Filter, blockieren Ventile oder bewirken ein Klemmen der Lager. Schon kleinste Partikel können verheerenden Schaden anrichten, z.B. bei der Montage von Leiterplatinen, wenn ein Span ungewollt Leiterbahnen verbindet und einen Kurzschluss auslöst. Gerade in der Automobiltechnik gewinnt die Technische Sauberkeit daher immer größeren Stellenwert. Zugleich werden die Komponenten immer empfindlicher, die Anforderung an immer höhere Leistungsdichten führt zu komplexer werdenden Bauteilen und Aggregaten, die enger toleriert sind. Die Bedeutung der Technischen Sauberkeit ist daher in den letzten Jahren deutlich gestiegen, von den ersten aktiven und passiven fahrsicherheitsrelevanten Systemen (z.B. ABS) über Diesel- und Direkteinspritzer bis hin zu variablen Nockenwellenverstellern und bleifreien Lagerschalen.

Über den gesamten Montageprozess

„Die Technische Sauberkeit ist kein losgelöster Prozess. Die Konzeption der Technischen Sauberkeit betrifft alle Bereiche, von der Schulung des Personals und der Konstruktion über die Fertigung der Bauteile und die Fertigungsumgebung bis zu Logistik, Montage, Montageeinrichtungen und der Montageumgebung“, betont Jürgen Hierold, Vertriebsleiter der DEPRAG. Gerade die Auswahl der geeigneten Montageeinrichtungen in der Fügetechnik geraten immer stärker in den Fokus. „Ein hoher Anspruch an uns Anlagenbauer, der nur durch aufeinander abgestimmte Komponenten und innovative Techniken ohne großen Mehraufwand und zu wettbewerbsfähigen Kosten erfüllt werden kann“, weiß Hierold. „Mit unserem CleanFeed haben wir ein durchgängiges Konzept zur Technischen Sauberkeit geschaffen, das jahrzehntelanges Prozesswissen sowie Lösungen und für die Technische Sauberkeit entwickelte Komponenten umfasst.“

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Grundlagen
Mit dem Ziel, brisante Verunreinigungen durch Partikel von 50 bis 1000 µm zu verhindern, hat der Verband der Automobilindustrie (VDA) mit seinen Publikationen VDA 19: Prüfung der Technischen Sauberkeit – Partikelverunreinigung funktionsrelevanter Automobilteile und VDA 19.2: Technische Sauberkeit in der Montage – Umgebung, Logistik, Personal und Montageeinrichtungen zur Weiterverarbeitung sauberer Einzelteile einen umfassenden Leitfaden geschaffen.

Denn schon in den 1980er-Jahren befasste sich der Amberger Schraubspezialist DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. mit dieser Problematik. Mit Erfolg: Der Maschinenbauer lieferte damals Schraubanlagen für die Montage von Diskettenlaufwerken für namhafte US-Hersteller. „Die Montagebedingungen für den Schraubprozess entsprachen sogar Reinraumanforderungen“, erinnert sich Hierold. „Wir überzeugten unsere Kunden besonders durch unsere Vorgehensweise, sämtliche Planungs-, Fertigungs- und Montageschritte in Betracht zu ziehen.“ Hier erweist sich natürlich als Vorteil, wenn – wie bei der DEPRAG – alle Komponenten aufeinander abgestimmt werden können, weil sie aus einer Hand kommen. Der One-Stop-Shop überzeugt mit hochwertigen, ausgewogenen Segmenten, die alle eines zum Ziel haben: die Vermeidung von Abrieb beim Zuführen der Verbindungsteile und das systematische Absaugen von Schmutzpartikeln beim eigentlichen Schraubprozess.

Wie geht man dabei am besten vor?

Störpartikel intelligent vermeiden

Zunächst gilt es, die Sauberkeitsanforderungen für das entsprechende Produkt exakt zu definieren. Nur in der Kooperation von Qualitätsmanagement, Konstruktion, Fertigung und Logistik ergibt sich die größtmögliche Technische Sauberkeit und damit Sicherheit. Geschultes Personal ist ebenso wichtig wie die saubere Fertigungsumgebung. Entscheidend ist, den Sauberraum akribisch rein zu halten. Es gilt vor allem, weder durch Mensch, Material oder Transport Störpartikel „einzuschleppen“.

Schon bei der Konstruktion der Bauteile lassen sich Geometrien vermeiden, an denen sich Partikel ablagern können (Beispiel: Durchgangsbohrung statt Sackloch). Darüber hinaus ist die Auswahl geeigneter Materialien sinnvoll (z.B. poliertes Edelstahl oder eloxierte Aluminiumoberflächen).

Neben den Schraubwerkzeugen für den Einsatz in Sauberräumen, kommt gerade auch der Zuführtechnik eine große Bedeutung zu. Bei der Vereinzelung der Schraubverbindungselemente lässt sich die Partikelzahl durch die Wahl der richtigen Technik entscheidend verringern. Die gängigen Vibrationswendelförderer etwa transportieren Schrauben durch Wurfbewegungen im Fördertopf. Die Folge: Die Schrauben reiben aneinander – es entstehen Störpartikel durch Abrieb.

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Die DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. hat ihren Sitz im oberpfälzischen Amberg. Weltweit ist sie mit über 600 Mitarbeitern in mehr als 50 Ländern vertreten. Der mittelständische One-Stop-Shop gilt als profunder Spezialist für Schraubtechnik und Anlagenbau. Mit dem Problem der Technischen Sauberkeit ist die DEPRAG durch ihr Engagement in der Automobilindustrie und der Elektronikbranche wohlvertraut. Neben Druckluftwerkzeugen und Schraubtechnik gehören Automation und Druckluftmotoren zu den Kernkompetenzen des Unternehmens. In über 50 Ländern kann die DEPRAG optimale und effiziente Lösungen anbieten, genau zugeschnitten auf den Wunsch des Kunden.


DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO., Carl-Schulz-Platz 1, 92224 Amberg i.d. Opf., Tel. 09621-371-0, Fax: 09621-371-120, info@deprag.de, www.deprag.com

Hubschienenförderer ohne Abrieb

Hubschienenförderer sind die Alternative zum Vibrationswendelförderer, wenn eine sehr bauteilschonende, abriebarme Förderung benötigt wird. DEPRAG-Hubschienenförderer stehen in zwei Baugrößen mit 0,15 l oder 1,5 l Füllvolumen zur Verfügung. Das Fördergut im Vorratsbehälter wird durch eine Schwenkbewegung einer entsprechend angepassten segmentförmigen Hubschiene geschöpft. Auf dieser Schiene gleitet das Fördergut mittels Schwerkraft durch mechanische Schikanen hindurch und gelangt so sortiert in die Schraubenvereinzelung. Nicht lagerichtig geförderte Teile gelangen durch mechanische Schikanen wieder in den Füllbehälter.

Ein Sensor in der Bevorratungsschiene regelt dabei die Anzahl der notwendigen Hubbewegungen. Wird weniger Fördergut vom Bediener verarbeitet, dann stellt das Zuführgerät auch entsprechend weniger bereit. Oft ist es allerdings so, dass die Effizienz unter der unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeit leidet, wenn mehrere unterschiedliche Bedienpersonen mit einem Zuführgerät arbeiten. Doch auch dafür gibt es eine Lösung: Wird das Schraubwerkzeug durch einen Bediener geführt, passt sich das DEPRAG-Zuführgerät individuell an die Arbeitsgeschwindigkeit der einzelnen Mitarbeiter an. Bei Schichtwechsel sind die individuellen Bedienparameter abrufbar (möglich ist die Speicherung von bis zu zehn Datensätzen). So fühlt sich kein Mitarbeiter ausgebremst, keiner überfordert. Mit einem optionalen RFID-Interface-System können die personenspezifischen Parameter – einmal über das Display eingegeben – komfortabel per Bedienerchip aktiviert werden.

Die hohe Fertigungstiefe, die Verwendung von gehärteten, verschleißfesten Materialien sowie spezifische Beschichtungsverfahren sichern die gleichbleibend hohe Qualität, hohe Verfügbarkeit und Effizienz der DEPRAG-Hubschienenförderer.

Teilchensauber dank Vakuumquellen

Wird die Schraube dem Schraubgerät direkt über dem Bauteil zugeführt, ist eine Kontaminierung mit herabfallenden Teilchen nicht auszuschließen. „Besser ist es, nach Alternativen zu suchen“, rät Jürgen Hierold. „Mit unserem Particle Killer bieten wir eine erprobte Lösung.“

So funktioniert die Zuführung sauber und sicher: Die benötigte Schraube wird für den nächsten Schraubvorgang mit Blasluft eingeschossen. Eventuell dabei austretende Schmutzteilchen werden mittels Vakuum abgesaugt. Ein Filter mit transparentem Sichtfenster und einem auswechselbaren Filterelement fängt die abgesaugten Schmutzpartikel auf. Anschließend wird das gereinigte Verbindungselement ins Schraubmodul zugeführt (Inline-Variante) oder zum Abpicken bereitgestellt (Pick&Place-Variante). „Vakuumquellen an allen relevanten Stellen erhöhen die Sauberkeit und empfehlen sich an sämtlichen Restabriebsstellen“, stellt DEPRAG-Vertriebsleiter Hierold fest.

Partikelminimierung im Gesamtdurchlauf

Das durchgängige CleanFeed-Konzept hat noch weitere Montageschritte im Blickfeld. Beim Eingriff der Schrauberklinge in den Schraubenantrieb etwa können unerwünschte Abriebpartikel entstehen. DEPRAG-Schrauber aus der Serie MINIMAT-EC-Servo senken daher die Drehzahl während des Einfädelns der Schraube ab. Eingebaute Sensorik verhilft zur Erkennung der genauen Schrauberposition und unterstützt den korrekten Eingriff der Klinge in den Schraubenkopf. Erst nach dem Einfädeln erfolgt der Impuls zur Drehzahlerhöhung für das Verschrauben. Die Folge: Schädlicher Abrieb wird verringert. Die verbleibenden Restpartikel werden auch hier über Vakuumquellen abgesaugt.

Auch Abdeck- und Schraubschablonen auf den Bauteilen reduzieren das Risiko, dass gefährliche Partikel durch die Schwerkraft auf die Bauteile gelangen. Warum die Schwerkraft der Partikel nicht nutzen? „Alle unsere Schraubfunktionsmodule lassen sich aufgrund ihrer geringen Baulänge auch für Unterflurverschraubungen einsetzen“, so Jürgen Hierold. Zusätzliche Einrichtungen wie Schmutzfänger sammeln anschließend die herabfallenden Partikel zum einfachen Entfernen auf. „Unser CleanFeed-Gesamtpaket umfasst alle möglichen Maßnahmen zur Partikelminimierung“, fasst Jürgen Hierold zusammen. Durch die Verwendung von ESD-fähigen Materialien z.B. kann zudem eine Verschmutzung durch elektrostatische Aufladung reduziert werden.

Fazit: Qualitätsvorsprung durch Technische Sauberkeit

Für den Aufbau einer Produktion im Sauberraum empfiehlt es sich, einen Anlagenbauer auszuwählen, der alle Kernkomponenten des Schraubautomaten aus eigener Entwicklung und Fertigung anbietet. „So ist die Abstimmung der einzelnen Teile und Prozesse wie Zuführen, Positionieren, Schrauben bestmöglich gewährleistet“, betont Hierold. „Der Gesamtprozess lässt sich unter dem Aspekt der Technischen Sauberkeit betrachten, auswerten und weiter optimieren.“

Unterdessen schreitet die Miniaturisierung in der Technik weiter voran. Die Technische Sauberkeit im Fertigungsprozess steht bereits im Brennpunkt und wird zunehmend zum Qualitätszeichen. Was in Automobilbau und Computertechnik in sensiblen Bereichen bereits zum Standard gehört, greift nun auch auf Zulieferer oder andere Branchen über. Für die nahe Zukunft lässt sich sagen: Wer die hohen Sauberkeitsanforderungen erfüllt, hat gute Marktchancen. Jürgen Hierold ergänzt: „Wir sind mit dem DEPRAG-CleanFeed-Konzept auf die Zukunft vorbereitet. Wir beherrschen das.“

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