Zulieferer optimiert Teilereinigung für veränderte Anforderungen

Die Mischung aus Anlage und Behältnis macht’s

Bei einem Spektrum von rund 1.000 verschiedenen Teilen ist es nicht einfach, die steigenden Anforderungen an die technische Oberflächenreinheit zuverlässig zu erfüllen. Um diese Herausforderung zu meistern, investierte der Präzisionsteilelieferant Allweier nicht nur in zwei neue Reinigungsanlagen mit maßgeschneiderter Ausstattung, sondern auch in reinigungsgerechte, flexibel einsetzbare Reinigungsbehältnisse. Mit dieser Kombination erfüllt der Lohnbearbeiter die Sauberkeitswerte zukunftssicher und reinigt deutlich wirtschaftlicher.

In der Antriebstechnik ist die Allweier Systeme GmbH mit eigenen Entwicklungen seit rund zehn Jahren tätig. Bereits vor über 40 Jahren wurde die Allweier Präzisionsteile GmbH als Zulieferer sowie System- und Entwicklungspartner in der spanenden Fertigung gegründet. Die Kernkompetenzen des in Überlingen am Bodensee ansässigen Familienunternehmens liegen im CNC-Drehen, -Fräsen und -Schleifen sowie in der Montage von Baugruppen und Komponenten. Das Unternehmen verfügt über einen umfangreichen, hoch modernen Maschinenpark für die Bearbeitung von Teilen aus Aluminium inklusive Guss, Stählen, Grau- und Stahlguss, Titan sowie Sonderwerkstoffen. Das Spektrum umfasst derzeit rund 1.000 verschiedene Teile aus dem Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbau, der Fördertechnik und Robotik, dem Marine- und Offshore-Bereich, der Optik und Medizintechnik sowie dem Schienenverkehr und anderen Branchen. Insgesamt bearbeitet Allweier etwa 20 Millionen Teile im Jahr.

„Die Reinigung der bearbeiteten Teile stellt einerseits durch die verschiedenen Werkstoffe sowie unterschiedlichste Teilegeometrien und -abmessungen eine Herausforderung dar. Andererseits sind die Anforderungen an die technische Oberflächenreinheit in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Vorgaben wie beispielsweise kein Partikel größer 600 µm sind heute üblich und bei den Stahlteilen ist auch ein optimaler Korrosionsschutz unverzichtbar“, erklärt Thomas Schmidt, Technologieplaner Rotation bei der Allweier Präzisionsteile GmbH. Um die vorgegebenen Sauberkeitswerte prozesssicher zu erreichen und gleichzeitig den Fertigungsschritt Reinigen effizienter zu gestalten, investierte das Unternehmen in zwei Reinigungsanlagen Universal 81W der Ecoclean GmbH und in teilespezifisch gestaltete Reinigungsbehältnisse, die von der Metallform Wächter GmbH konstruiert und gefertigt wurden.

Maßgeschneiderte Anlagentechnik für höhere Effizienz

„Wir haben mit vier Anlagenherstellern gesprochen und Probereinigungen durchgeführt. Dabei hat uns Ecoclean nicht nur hervorragend beraten, sondern konnte auch das für unsere Aufgabenstellung beste Anlagenkonzept anbieten“, berichtet Thomas Schmidt. Die Universal 81W verfügt über eine vakuumfeste Arbeitskammer, in der die Reinigungs-, Spül- und Trocknungsprozesse stattfinden. Beide Anlagen sind für eine Korbgröße von 670x480x300 mm (LxBxH) und ein maximales Chargengewicht von 150 kg ausgelegt. Um die zuverlässige Abreinigung der anhaftenden Partikel und Späne sowie der Rückstände von Bearbeitungsmedien sicherzustellen, ist die Arbeitskammer mit Einrichtungen für Hochleistungs-Injektionsflutwaschen und Ultraschallreinigung mit einer Leistung von 10 Watt pro Liter Badvolumen ausgestattet. Getrocknet werden die Teile durch eine kombinierte Heißluft- und Vakuumtrocknung. „Wir haben auch schöpfende Teile, die bei unserer bisherigen Durchlaufanlage nach der Reinigung häufig noch feucht waren. Durch die Vakuumtrocknung kommen diese Werkstücke nun auch vollständig trocken aus der Anlage“, so Thomas Schmidt.

Die unterschiedlichen Anforderungen bei der Reinigung von Aluminium- und Stahlteilen erfüllen die neuen Reinigungssysteme durch eine maßgeschneiderte Ausstattung. So verfügt die Anlage für Stahl- und Stahlgussteile über vier Flutbehälter. Dies ermöglicht, dass das Medium für den Prozessschritt Reinigen jeweils an das Werkstück (Stahl oder Guss) angepasst werden kann. Im dritten und vierten Flutbehälter befinden sich das Spül- und Konservierungsmedium. Die Universal 81W der „Aluminium-Reinigungslinie“ ist mit drei Flutbehältern ausgestattet. In diese Anlage wurde für das Spülen zusätzlich ein VE-Wasseraufbereitungssystem integriert. Die Wasserqualität wird dabei kontinuierlich überwacht. „Das Spülen mit VE-Wasser und die schnelle sowie vollständige Trocknung ist bei den Aluminiumteilen sehr wichtig. Es gewährleistet, dass sie fleckenfrei sind und sich keine Verfärbungen bilden“, erläutert der Technologieplaner.

Rund 80 Prozent der Teile werden als gesetzte Ware gereinigt. Die Zuführung erfolgt über eine automatische Beschickungseinrichtung mit Pufferstrecken im Zu- und Ablauf. In den Steuerungen der Anlagen sind entsprechende Reinigungsprogramme hinterlegt. Das teilespezifische Programm für die jeweilige Charge wird entweder über ein Korberkennungssystem mit Sensoren oder manuell ausgewählt. Nach dem Reinigungsprozess durchlaufen die Chargen eine Kühlzone, damit sie anschließend sofort verpackt werden können.

Die Medien aus allen Flutbehältern werden im Vor- und Rücklauf jeweils über eine Vollstromfiltration geleitet. Dabei kommen für die Filtration der Reinigungsbäder Beutelfilter und bei den Spül- und Korrosionsschutzmedien Kerzenfilter zum Einsatz. Dies ermöglicht einen sehr effektiven Austrag partikulärer Verunreinigungen. Filmische Verunreinigungen wie Emulsionen werden zusätzlich zum Ölabscheider durch das Aquaclean-System entfernt. Es verdampft die Flüssigkeit aus den Flutbehältern, das Kondensat gelangt in den Prozesskreislauf zurück, der zurückbleibende Schmutz wird im Aquaclean-Behälter gesammelt. Diese Aufbereitung verlängert die Standzeit der Bäder und verkürzt die Anlagenstillstände für Badwechsel.

Reinigungsgerecht konstruierte, flexible Behältnisse

Um das Potenzial der Anlagen voll ausschöpfen zu können, hat Allweier auch in neue Reinigungsbehältnisse investiert. Darin können die Teile so positioniert werden, dass eine maximale Reinigungs- und Trocknungsleistung sichergestellt ist. Die Aufgabenstellung, mit der sich das Unternehmen an vier Hersteller wandte, lautete: Die Teile müssen im Behältnis bestmöglich geschützt und rotationsfähig platziert und fixiert werden. Denn während des Reinigungsprozesses werden die Körbe geschwenkt und um bis zu 360 Grad gedreht. Gleichzeitig soll jedes Behältnis eine größtmögliche Anzahl von Teilen aufnehmen, ohne die Zugänglichkeit des Mediums oder des Ultraschalls zu den Teilen und damit die Reinigungswirkung zu beeinträchtigen. Auf der Prioritätenliste stand darüber hinaus ein einfaches Handling. „In der ersten Phase ging es um Behältnisse für zehn verschiedene Teile. Die Unternehmen haben dafür von uns identische Unterlagen erhalten. Schon in der Angebotsphase hat sich Metallform ganz deutlich von den anderen Anbietern abgehoben. Wir haben beispielsweise 3D-Konstruktionszeichnungen der Behältnisse mit Teilen darin erhalten und ich konnte mir sofort vorstellen, wie das Teil im Korb platziert und befestigt wird. Die Beratung war und ist ebenfalls hervorragend. Da steckt viel Kompetenz dahinter und alles ist richtig durchdacht“, begründet Thomas Schmidt die Entscheidung für die Metallform Wächter GmbH.

Neben verschiedenen starren, teilespezifischen Werkstückträgern für so genannte Rennerteile wurden unterschiedliche teil- und vollflexible Lösungen realisiert. Diese sind so ausgelegt, dass sie parallel für verschiedene Bauteile oder Bauteilfamilien eingesetzt und im laufenden Betrieb vom Bediener schnell und einfach für das jeweils zu reinigende Bauteil eingestellt werden können. „Metallform unterstützt uns optimal dabei, die erforderliche Anzahl an Werkstückträgern durch flexible Lösungen zu reduzieren. Das kommt uns nicht nur von den Investitionskosten her entgegen, sondern auch beim Platzbedarf“, berichtet der Technologieplaner. Zum Spektrum zählt beispielsweise ein Werkstückträger für Ringgehäuse aus Aluminium mit Durchmessern zwischen 240 und 320 mm und Längen von 20 bis 100 mm. Hier ermöglichen versetzbare Prismen-Steckrechen, die in Grundträger eingesteckt werden, die sichere Aufnahme und Fixierung der verschiedenen Teile. Gleichzeitig lassen sich die Teileaufnahmen so positionieren, dass die Werkstücke nur an unkritischen Stellen aufliegen. Für scheibenförmige Bauteile mit unterschiedlichsten Durchmessern entwickelte Metallform ein komplett variables System. Es besteht aus zwei verschiedenen Einsätzen, von denen einer die Anzahl der Fachreihen, der andere die Fachtiefen vorgibt. Damit lassen sich im Handumdrehen Fachungen für die sichere Aufnahme der Teile in einer MEFO-Box oder dem Grundgestell bilden. Die Fixierung erfolgt über gefederte Rastbolzen.
Alle Werkstückträger und Reinigungskörbe bestehen aus Edelstahl-Runddraht mit elektropolierter Oberfläche. Durch den Runddraht sind die Teile von allen Seiten gut für Medium und Ultraschall zugänglich. Gleichzeitig wird ein optimales Abtropfverhalten erzielt und damit die Schmutz- und Medienverschleppung minimiert. Darüber hinaus reduziert der Runddraht die Kontaktflächen. Und diese können zum Schutz der Bauteile mit Teflonrohr in Form von Clips punktuell ummantelt werden.

Bessere Qualität und höhere Wirtschaftlichkeit

Die Kombination aus den neuen Reinigungsanlagen und Behältnissen ermöglicht Allweier, die Anforderungen an die technische Oberflächenreinheit bei allen Teilen nicht nur prozesssicher zu erreichen, sondern zu unterschreiten. „Wir führen regelmäßig Laboranalysen durch und die haben gezeigt, dass wir ein deutlich besseres Reinigungsergebnis erreichen. Im Vergleich zur Durchlaufanlage benötigen wir keine Druckluft für die Trocknung mehr. Außerdem ist der Reinigungsprozess jetzt so effektiv, dass die Fertigung aus drei Schichten in knapp zwei Schichten gereinigt werden kann. Dadurch arbeiten wir natürlich auch effizienter“, fasst Thomas Schmidt zusammen.

Autor: Doris Schulz