Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung
Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) ist eines der Gründungsmitglieder der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik und hat in den letzten 20 Jahren bedeutende Beiträge zur Entwicklung und Förderung der Reinigungstechnologie geleistet. Insbesondere hat das IPK durch die Entwicklung und Förderung der Reinigungstechnik mit Flüssig-CO2 und Trockeneis-Pellets eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen entstehen lassen.
Die Reinigung mit Flüssig-CO2 und Trockeneis-Pellets hat sich in den letzten 20 Jahren als eine der effektivsten und umweltfreundlichsten Reinigungstechnologien etabliert. Durch die Verwendung von CO2 und Trockeneis als Reinigungsmedien entstehen keine schädlichen Abfälle oder Emissionen, wodurch die Umweltbelastung minimiert wird. Eines der wichtigsten Anwendungsbeispiele ist die Bauteilreinigung. Hierbei werden mit CO2 oder Trockeneis Schmutz und Verunreinigungen effektiv entfernt, ohne dass die Bauteile beschädigt werden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist das Entschichten. Hierbei kann mit CO2 und Trockeneis die Oberfläche von Bauteilen von unerwünschten Schichten befreit werden, um eine bessere Haftung für Folgeprozesse zu gewährleisten. Auch das Entgraten gehört zu den Anwendungsbereichen der Reinigungstechnik mit CO2 und Trockeneis. Hierbei werden Grate kalt versprödet und unter hohen Drücken mittels CO2-Schneestrahlen rückstandsfrei abgetrennt (Abb. 1).
Im Rahmen eines mehrjährigen Forschungsprojektes wurde am IPK eine innovative Flüssig- CO2-Reinigungsanlage („KodiWasch“) entwickelt, die eine besonders effektive und gleichzeitig schonende Reinigung von sensiblen Bauteilen ermöglicht. Öle, welche beispielsweise unter herkömmlichen Prozessbedingungen nur bedingt entfernt werden können, lassen sich so zum Teil wesentlich schneller von Bauteilen spülen. Der Einsatz von Ultraschall in komprimiertem CO2 begünstigt durch die am Bauteil vorbeiströmenden, im Schallfeld oszillierenden Blasen die Oberflächenreinigung und der applizierte Schallwechseldruck beschleunigt die Durchmischung von Lösemittel und filmischen Verunreinigungen. Die Reinigungsanlage ist in der Lage, Bauteile von Verunreinigungen zu befreien, ohne dass es zu Beschädigungen oder Deformationen kommt und wird bereits erfolgreich in der Automobilindustrie eingesetzt.
Eine weitere wichtige Entwicklung des Fraunhofer IPK ist der CO2-Pinsel für eine mobile Kleinstreinigung. Mit diesem innovativen Reinigungsgerät können Bauteile schnell und einfach vor Ort gereinigt werden, ohne dass sie ausgebaut werden müssen. Der CO2-Pinsel ist besonders für den Einsatz in der Instandhaltung von Maschinen und Anlagen geeignet.
Das Fraunhofer IPK hat auch eine Hochdruck- CO2-Strahlspan-Anlage entwickelt, die in der Lage ist, dünne Schichten abzutragen und zu trennen. Die Anlage wird erfolgreich in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Elektrotechnik und Elektronik eingesetzt.
Neben der CO2-Reinigungstechnologie hat das Fraunhofer IPK auch die Trockeneispellet-Technologie vorangetrieben. Das Institut hat mehrere Anlagen zur Herstellung von Trockeneispellets mitentwickelt und zudem die Eigenschaften von Trockeneispellets in Bezug auf ihre Herstellung und Lagerung grundlegend untersucht.
Eine weitere bedeutende Entwicklung des Fraunhofer IPK ist die Düse zum Strahlen um die Ecke. Mit dieser neuen Düsentechnik werden deutlich bessere Reinigungsergebnisse bei komplexen Bauteilen wie Rohren und kleinen Kavitäten erreicht. Die entwickelte Umlenkdüse reduziert
Geschwindigkeits- und Masseverluste bei der Strahlumlenkung und erhöht deutlich die Reinigungsleistung im Vergleich zu konventionellen Umlenkkonzepten. Das Fraunhofer IPK hat ein entsprechendes Düsenkonzept entwickelt und die Strömungsverhältnisse mittels CFD-Analysen optimiert. Die Reinigungsleistung wurde erfolgreich in verschiedenen Anwendungsszenarien getestet (Abb. 2 & 3).
Das Fraunhofer IPK hat auch die Reinigung von hochkomplexen Bauteilen innerhalb einer Turbine ohne Demontage ermöglicht. Hierbei wird das Reinigungsmedium gezielt durch die Turbinenöffnung geleitet, um die Bauteile von Schmutz und Verunreinigungen zu befreien.
Die Reinigungstechnologien des Fraunhofer IPK sind auch für die Reinigung von hochempfindlichen Bauteilen wie optischen Systemen, Platinen und Leistungselektronik geeignet. Hierbei werden die Bauteile mit dem Reinigungsmedium gezielt und schonend von Schmutz und Verunreinigungen befreit, ohne dass es zu Beschädigungen kommt.
Das Fraunhofer IPK hat durch seine Forschung und Entwicklung einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung und Förderung der Reinigungstechnik geleistet. Die innovativen Reinigungstechnologien des IPK werden bereits erfolgreich in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt und tragen dazu bei, Produktions- sowie Reinigungsprozesse effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.
Zukünftig wird das Fraunhofer IPK um eine neu konzipierte CO2-Reinigungszelle mit allen dem neusten Stand der Technik entsprechenden Technologien für die effiziente und automatisierte Reinigung erweitert. Hierdurch können branchenübergreifend, industrienahe Lösungen für den gesamten Bereich der rückstandsfreien Reinigung erarbeitet werden.