Reinigungstechnik

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Reinigungsumgebung ISO 1 am Fraunhofer IPA

Für Kunden mit sehr hohen Reinheitsansprüchen wie in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt oder im Halbleiterprozessgerätebau bietet das Fraunhofer IPA durchgängige, nachvollziehbare und validierbare Reinigungslösungen. Unser Leistungsportfolio im Bereich der Reinigungstechnik ist breit gefächert. Wir bewerten und optimieren Reinigungsverfahren (auch bei Ihnen vor Ort), entwickeln individuelle Reinigungsprozesse, übernehmen Reinigungsaufträge für unterschiedliche große Einzelteile, Kleinstserien, Geräte und Anlagen, sowie die anschließende Verpackung der hochreinen Reinigungsgüter.

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CO2-Bohrlochreinigung: Reinigung von Bohrungen durch Spülung mit überkritischem CO2 und Ausblasen mit CO2-Schnee
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Innenreinigung von Zylinderflächen: CO2-Schneereinigung von Zylindern vor deren Vermessung mittels Schwenkdüse
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Innenreinigung von Hohlkörpern: CO2-Schneereinigung einer Vakuumröhren eines Teilchenbeschleunigers

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Die Nutzung von Kohlendioxid (CO2) als Reinigungsmedium hält umfassende Potenziale bereit und erlaubt Reinigungslösungen, die früher in dieser Form nicht möglich waren. Insbesondere die Reinigung mit CO2-Schneestrahlen bietet durch die effiziente, lokale und trockene Reinigung zahlreiche Möglichkeiten für eine Integration in automatisierte, serielle Fertigungsprozesse, die mit Flüssigreinigungsverfahren nicht denkbar wären.

Für eine anwendungsspezifische Prozessentwicklung stellen wir eine Vielzahl von Reinigungsmethoden und -werkzeugen zur Verfügung:

  • Punktstrahldüsen für die lokale Reinigung von Oberflächen zur Partikelentfernung vom mm- bis in den nm-Bereich
  • Reinigungslanzen für die Innenreinigung von rohrartigen Bauteilen (Durchmesser 10 bis 300 mm)
  • Reinigungsinjektoren für die überkritische Reinigung von Sackbohrungen und Kleinteilen
  • Spülreaktoren für die überkritische Innenreinigung von beispielsweise dünnen Rohren und Kapillaren
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Restaurierung: CO2-Schneereinigung eines antiken Schrankkranzes
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Reinigung von Mikroredaktoren

Flyer

Fein- und Feinstreinigung

Flyer

Reinigungslösungen mit CO2-Schneestrahlen

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Der CO2-Injektor

Reinigungslösungen für Bohr- und Sacklöcher

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Die wässrige Reinigung umfasst jene Reinigungsverfahren, die auf dem Medium Wasser basieren. Dabei ist Wasser extrem vielseitig einsetzbar und beweist sich seit zwei Jahrzenten als Alternative zu umweltschädlichen, halogenierten, gefährlichen oder brennbaren Fluiden. Die Maschinen und Verfahren, die eine wasserbasierte Reinigung erlauben, sind mit Kohlenwasserstoffen teilweise nicht möglich und umgekehrt. Sie stehen daher nicht in Konkurrenz zueinander, sondern ergänzen sich vielmehr. Die Einsatzbereiche der wässrigen Reinigung sind umfangreich. Vom mechanischen Abtragen mit Hochdruckdüsen, über das Reinigen und Desinfizieren mit Heißdampf in sogenannten RDGs (Reinigungs-Desinfektions-Geräten), die Feinstreinigung optischer Komponenten mit Ultraschall, Megaschall und Reinstwasser bis hin zu Prozessen mit VE-Wasser und Hochleistungskunststoffen zur Vermeidung von unerwünschten Ionen ist alles möglich. Ob Handwerk, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt oder Halbleiterindustrie, eine wasserbasierte Reinigung findet in nahezu allen Branchen Anwendung.

 

Wir unterstützen in der Auswahl eines Reinigungsverfahrens sowie in der Erstellung und Optimierung eines geeigneten Prozesses für Ihre Anwendung. Hierzu können wir auf die gängigsten Verfahren in Laboratorien am Fraunhofer IPA zurückgreifen und mit einer umfassenden Analytik die Effektivität der gewählten Verfahren für Ihren Anwendungsfall untersuchen. Unser Reinigungslabor erfüllt die Luftreinheitsklasse 1 nach ISO14644-1, minimiert äußere Einflüsse und ermöglicht eine Analytik bis in den nm-Bereich.

© Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez
Feinreinigungsanlage für Versuche und Kleinserien in einem Reinraum der Klasse 1 (nach ISO 14644-1)
© Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez
Tauchbecken einer Ultraschallanlage im Versuchsbetrieb in einem Reinraum

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Unter den Begriff Lösemittel fassen wir hier alle Medien, die nicht auf Wasser basieren - auch wenn Wasser streng genommen selbst ein Lösemittel ist. Gemeint sind Lösemittel wie modifizierte Alkohole oder Kaltreiniger. Sie haben günstige Eigenschaften für die Teilereinigung und lassen sich in geschlossenen Reinigungsanlagen auch bei hohen Temperaturen gut handhaben.

Zum Einsatz kommen solche Reinigungsanlagen beispielsweise zur Reinigung von Teilen im Anschluss an die spanende Bearbeitung. Mit Hilfe der enthaltenen Kaltreiniger lassen sich insbesondere Rückstände von Bearbeitungshilfsstoffen auf Basis von Kohlenwasserstoffen oder Emulsionen leicht entfernen. Um Stoffe zu entfernen, die auf Silikon oder halogenierten Verbindungen basieren, sind entsprechend andere Lösungsmittel zu wählen. Nach einer Lösung kann man häufig in zwei Richtungen suchen: Zum einen durch die Anpassung des Reinigungsprozesses (Lösemittel und Anlage) und zum anderen durch Anpassung des Ausgangszustandes (Bearbeitungshilfsstoffe und Grundmaterialien).

In beide Richtungen können wir Sie durch langjährige, branchenübergreifende Erfahrung unterstützen. Zu unserem Portfolio zählen neben Analysen von Verunreinigungen auch die individuelle Beratung zur Prozessoptimierung sowohl in der Reinigung als auch in der Fertigung.

Rein ins All

Bauteile, die bei einer Weltraum-Mission eingesetzt werden, müssen penibel gereinigt sein.

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Wenn Teile in hochreinem Zustand transportiert werden müssen, beispielsweise nach einer Präzisionsreinigung, dann darf sich deren Reinheitszustand durch den Transport nicht verändern. Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein eine komplette Prozesskette in einem Reinraum zu realisieren. Die Reinigung stellt dabei den Prozess dar, mit dem Produkte oder Teile in den Reinraum überführt werden. Nach der Reinigung wird der hochreine Zustand durch die reine Umgebungsluft des Reinraums erhalten. Was aber passiert, wenn der Reinraum nicht ausreicht und eine weitere Barriere oder ein funktionales und sauberes Transportsystem benötigt wird, welches gar einen Paketversand ermöglicht?

Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. Die Verpackung muss an den Reinheitsgrad des Inhaltes angepasst sein und das in vielfacher Hinsicht. Partikuläre Verunreinigungen, organische Kontaminationen, biologische Kontaminationen und Umwelteinflüsse wie Temperatur, Feuchte oder Luftsauerstoff sind hier zu beachten. Diese Aspekte müssen sowohl mit der Funktionalität, als auch mit ökonomischen Gesichtspunkten vereinbart werden.

Eine gezielte Analytik und überlegte Methodik können dabei helfen die Reinheit der Verpackung zu optimieren. Hierbei kann das Fraunhofer IPA durch vielseitige Analyseverfahren und branchenübergreifende Erfahrung unterstützen. Vor Ort im Reinraum der Luftreinheitsklasse 1 (nach ISO 14644-1) können kleinere Versuchsreihen und Aufträge durchgeführt werden. Unter reinen Bedingungen lassen sich unterschiedliche Konzepte miteinander vergleichen und potentielle Kontaminationsquellen vermeiden oder reduzieren.

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Auswahl an reinheitsgerechten Transportverpackungen für elektronische Komponenten

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Definierte Anforderungen an die Bauteilsauberkeit sind längst kein Novum mehr. Für die Industrie und produzierende Unternehmen stellen zahlreiche Einflüsse auf einen Reinigungsprozess dennoch eine große Herausforderung für die Prozesssicherheit dar. Lassen sich die stärksten Einflüsse auf das Reinigungsergebnis stabilisieren und kontrollieren, dann kann mittels einer Reinigungsvalidierung geprüft werden, ob die geforderte Bauteilsauberkeit erreicht wird. Andernfalls empfiehlt es sich durch eine stetige Stichprobe die Bauteilsauberkeit zu prüfen, auch wenn der Reinigungsprozess stabil erscheint.

Je nach Anforderung sind für derartige Prüfungen sehr unterschiedliche Verfahren und Methoden notwendig

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Mikroskop zur automatisierten Analyse und Auszählung von Partikeln

Wir bieten Ihnen hierbei alles aus einer Hand. Die von uns entwickelten Reinigungsprozesse und -versuche können ohne weitere Umwege vor Ort analysiert werden. Ein durchgehendes Reinheitskonzept unserer Labore, erlaubt es uns die Einflüsse von Verpackung, Transport oder Lagerung auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Analysen in einem Raster-Elektronen-Mikroskop oder einem Laserscanner ermöglichen die Untersuchung feinster Strukturen im einstelligen Mikrometer-Bereich. Auch organischen Verunreinigungen können bis wenige Nanogramm quantitativ und qualitativ untersucht werden. Somit können wir die eigenen Reinigungsergebnisse verifizieren, Probereinigungen bewerten und Sie im Aufbau einer eigenen, angepassten und zielführenden Analytik unterstützen.

© Fraunhofer IPA, Foto: Max Metzmacher
M8 Schraube vor der Reinigung (links) und nach der Reinigung (rechts)