Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung
Auf 20 Jahre kann das Fraunhofer Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) im Rahmen des Jubiläums noch nicht ganz zurückblicken:
Die Aktivitäten im Bereich der Reinigungstechnik und Oberflächenprüfung gehen zurück auf das Jahr 2010, wo die damals ein Jahr junge „Fraunhofer Projektgruppe Ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen (RMV) des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)“ im Rahmen eines kleinen Teilprojektes der Innovationsallianz „Green Carbody Technologies“ (InnoCaT) den Einstieg in die Analyse von Energie- und Ressourcendaten bei der Reinigung von Fahrzeugkarosserien fand. Bei der Einarbeitung in das Thema zeigte sich recht schnell, dass im Feld der Reinigungstechnik noch viele Fragestellungen für künftige Forschungsarbeit vorhanden sind. So wurde der Plan gefasst, diese als einen Baustein des Forschungsportfolios des in der Entstehung befindlichen produktionstechnischen Fraunhofer-Instituts in Augsburg zu integrieren.
Zur etwa gleichen Zeit lief ein Forschungsprojekt zur Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Kooperation mit der TU München. Die Sauberkeit wurde damals als einer der entscheidenden Qualitätseinflüsse auf die Batteriezelle identifiziert. Die Suche nach geeigneten Lösungen zur Oberflächeninspektion offenbarte auch hier ein großes Potenzial für intensive wissenschaftliche Betätigung. Nach einer ersten Welle trat hier bei der Automobilindustrie und auch den Zulieferern das Interesse an der Produktion der Zelle selbst leider etwas in den Hintergrund. Einige Bestrebungen wurden wieder eingestampft und man konzentrierte sich zunächst darauf alles rund um die – aus Asien zugekaufte – Zelle zu adressieren.
Das IGCV verfolgte über die additive Fertigung und einen intensiven Austausch mit dem Fachverband industrielle Teilereinigung e.V. (FiT) – getriggert durch Anfragen und Bedarfe der Industrie – zusätzlich den Weg hin zu „klassischen Anwendungen“ im Bereich der Reinigungstechnik.
Beispielsweise wurde in verschiedenen Projekten umfangreiches Prozessverständnis im Bereich der Ultraschallreinigung aufgebaut, modelliert und angewendet.
Über zahlreiche Projekte konnte neben entsprechenden Kompetenzen auch ein beachtliches Portfolio an Anlagentechnik und Laborausstattung aufgebaut werden, um die Themen auch praktisch adressieren zu können.
Die aktuellen Forschungsschwerpunkte am IGCV im Bereich der technischen Sauberkeit und Reinigungstechnik sind eng mit der Energiespeicherproduktion verknüpft. Neben der Batteriezelle werden auch viele Synergiepotenziale im Bereich der Brennstoffzellenproduktion ausgeschöpft, wo ähnliche Anforderungen an die Sauberkeitsprüfung und Reinigung von Komponenten existieren. Neben dem Qualitätsanspruch und wirtschaftliche Vorteile durch die damit einhergehende Reduktion von Produktionsausschüssen können im Fall der Energiespeicher Verunreinigungen auch bereits schnell sicherheitskritische Auswirkungen haben. Dies führt nicht zuletzt dazu, dass das Thema Sauberkeit auch bereits in einer frühen Entwicklungsphase deutlich präsenter als noch vor 13 Jahren ist und der Wissenstransfer über bilaterale Projekte gut angenommen wird.
Das andere Ende der Fahnenstange hinsichtlich der vorliegenden Verunreinigungssituation stellt am IGCV der Anwendungsfall der Refabrikation dar. Im Rahmen der Projektarbeit wurden Lösungen erarbeitet, um kostengünstig und ressourcenschonend Altteile mit definiertem Sauberkeitsgrad und ursprünglicher Funktion bereitstellen zu können. Für einzelne Anwendungsfälle konnten bis zu 80% der Herstellungskosten und die Materialverbräuche bis zu knapp 90% reduziert werden.
Auch die Additive Fertigung („3D-Druck“) ist ein wichtiger Baustein im Kompetenzportfolio des IGCVs. Hier ist neben fortschreitender Linienintegration der Prozesse ebenfalls zunehmend das Bewusstsein erkennbar, dass komplexe Bauteile auch gereinigt werden müssen.
Im Jahr 2020 konnte die Gruppe Qualität und technische Sauberkeit des IGCVs einen Neubau im Augsburger Innovationspark beziehen, wo für die Reinigungstechnik rund 200 m² Technikumsfläche (bspw. für Druckwechselwaschen, Ultraschall, Niederdruckplasma, Strahlreinigung (Feststoffe und CO2-Schnee), Bürsten und Absaugung und verschiedene Pinselwaschtische) sowie über 100 m² Labor für bspw. Sauberkeitsanalysen und -analytik (VDA19, REM/EDX, Spektroskopie, Laserbeugung, Thermografie, HPLC und die ganze Palette der Fluoreszenzmesstechnik) zur Verfügung stehen.
13 Jahre technische Sauberkeit in Augsburg, 7 Jahre Eigenständigkeit in der Fraunhofer-Welt als IGCV – wenn auch nicht mathematisch korrekt – sind das in Summe ja auch irgendwie wieder 20 Jahre Fraunhofer Reinigung…