ULTRAREIN | Multisensor-System zur Überwachung der Ultraschallwirkungskette

Prozessüberwachung in der Ultraschallreinigung

Die technische Sauberkeit von Bauteilen ist für nachgelagerte Bearbeitungsschritte oft von großer Bedeutung. Insbesondere für das Lackieren und Beschichten, Fügen und Schweißen, aber auch für viele Messmethoden in der Qualitätskontrolle ist eine saubere Oberfläche dringend erforderlich. Viele Arten der Verschmutzung lassen sich durch einfache Waschprozesse nur unzureichend entfernen und Strahlverfahren sind je nach Bauteilbeschaffenheit teilweise zu aggressiv. Die richtige Lösung für solche Fälle ist oft die Ultraschallreinigung.

Das Prinzip der Ultraschallreinigung wird bereits in vielen Unternehmen angewendet. Häufig jedoch sind die Zusammenhänge zwischen den möglichen Prozessparametern und Messgrößen zum größten Teil noch unklar. Die Auslegung der Reinigungsprozesse basiert oft auf Erfahrungswerten von Mitarbeitenden an den Reinigungsanlagen. Zuverlässige Vorhersagen für die Sauberkeit in Abhängigkeit von den eingestellten Prozessparametern sind daher bisher kaum möglich.

Messung der Reinigungswirkung mittels eines Multisensorsystems

Im Rahmen des Projekts ULTRAREIN wird ein Multisensorsystem entwickelt, mit dem sich die Messgrößen des Ultraschallbades unter vergleichbaren Randbedingungen aufzeichnen lassen. Ein intelligenter Algorithmus zur Datenauswertung soll anschließend das Reinigungsergebnis mit den Messgrößen und eingestellten Parametern des Ultraschallbades in Verbindung bringen. Durch die Verwendung einer standardisierten, vordefinierten Bauteilverschmutzung lässt sich so die Reinigung selbst untersuchen. Unterschiede hinsichtlich der Reinigungswirkung an unterschiedlichsten Bauteilgeometrien werden auf diese Weise deutlich. Partnerinstitut des Projekts ist das Fraunhofer IVV in Dresden.

Verschmutztes Zahnrad in der Messkammer zur Bestimmung der Verschmutzung
© Fraunhofer IGCV
Verschmutztes Zahnrad in der Messkammer zur Bestimmung der Verschmutzung

Ableitung von Prognosen und Einsparpotenzialen

Fluoreszenzmessung zur Bestimmung der Schmutzmenge auf einem verschmutzten Zahnrad
© Fraunhofer IGCV
Fluoreszenzmessung zur Bestimmung der Schmutzmenge auf einem verschmutzten Zahnrad

Die Auswertung der Sauberkeitsmessungen, Parameterstudien und Messgrößen soll anschließend mit den Bauteilen und den darauf befindlichen Geometrieelementen korreliert werden. So können zukünftig bereits im Vorfeld die Reinigungsprozesse neuer Bauteile mit bekannten Geometrieelementen besser ausgelegt werden. Außerdem können Prognosen über die erreichbare Sauberkeit unter vorgegebenen Randbedingungen (z.B. maximale Reinigungszeit, minimaler Energieeinsatz etc.) erfolgen. Insbesondere bei großen Stückzahlen von Bauteilen ergeben sich so enorme Einsparpotentiale, beispielsweise hinsichtlich der Kosten, des Zeiteinsatzes oder des Energieverbrauchs.

Zusammenarbeit

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  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Automotive und Nutzfahrzeuge

Kompetenzen

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