Hohe Reinigungsqualität für den gehobenen Sondermaschinenbau

Um die Reinigung von Rotgussteilen möglichst wirtschaftlich zu gestalten, setzt die Eckerle Industrie GmbH im deutschen Ottersweier auf eine Spritzflutmaschine des Typs Mafac Java. Besonders das neue Verfahren der Vektorkinematik soll die hohen Sauberkeitsansprüche der Kunden aus der Medizintechnik effizient und zuverlässig erfüllen.

Seit gut 50 Jahren fertigt Eckerle komplexe Baugruppen und Systemkomponenten, die in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz kommen. Für ein renommiertes Medizintechnikunternehmen stellt der CNC-Spezialist drei Baugruppen für den Elektrobetrieb von OP-Tischen her. Worauf es bei diesen hochwertigen Komponenten ankommt, erläutert Produktionsleiter Reiner Schäfer:

„Moderne Operationstische sind Hochleistungsmedizingeräte, die mit vielen technischen Finessen für eine sichere und einfache Patientenlagerung sorgen.“

Er erklärt weiter: „Damit sie lange und zuverlässig genutzt werden können, müssen alle Komponenten höchste Qualitätsstandards hinsichtlich Material, Technik und Verarbeitung erfüllen. Bei unserer Baugruppe ist es wichtig, dass die Oberflächen keinerlei Verunreinigungen aus der Zerspanung aufweisen und den Reinigungsprozess absolut trocken verlassen. Dadurch können wir neben der korrosionsfreien Lagerung und Verschickung auch die problemlose Weiterverarbeitung bei unserem Kunden garantieren.“

Früher wurden die Komponenten auf einer einfachen Reinigungsanlage gewaschen, danach manuell getrocknet, eingelagert und kurz vor dem Versand ein weiteres Mal gereinigt und getrocknet. „Dieses Vorgehen war inzwischen unwirtschaftlich geworden und hätte den steigenden Anforderungen unserer Kunden nicht mehr lange Stand gehalten,“ bringt es Ferdinand Ernst, Teamleiter bei Eckerle, auf den Punkt.

Mehrteiliges Anforderungsprofil an die Reinigung.

Mit der neuen Maschine sollen diese Arbeitsschritte nun zusammengefasst und effizienter gestaltet werden. Bevor die Rotguss-Komponenten in die Endreinigung gelangen, durchlaufen sie eine mehrstufige Fertigungskette. Dabei werden sie nach der Dreh-Fräsbearbeitung entgratet und poliert. Am Schluss weisen ihre Oberflächen Bearbeitungsrückstände wie Kühlemulsion, Polierstaub und Späne auf, die sorgfältig abgereinigt werden müssen. Wichtig dabei ist, dass alle Bauteilregionen partikelfrei sind, denn kleinste Verschmutzungen können die Montageanforderungen beim Kunden gefährden und die Laufruhe der darin verbauten Motoren beeinträchtigen.

Im Hinblick auf diese Sauberkeitsansprüche stellen die zahlreichen Bohrungen und Hinterschneidungen der Bauteile sowie die inzwischen sehr kleinen Partikelgrößen der Verunreinigungen eine Herausforderung dar. Darüber hinaus bringt der Werkstoff Rotguss weitere Anforderungen hervor, da er ein eher weicher Werkstoff ist und wegen des hohen Kupferanteils zu Fleckenbildung und Entwicklung von Grünspan neigt.

Für den Reinigungsprozess bedeutet dies: Er sollte effektiv und zugleich sehr schonend sein und über eine Trocknung verfügen, die bei reduzierter Temperatur Bauteile mit flecken- und feuchtefreien Oberflächen entlässt. Daher entschieden sich die Techniker von Eckerle für die Spritzflutmaschine Mafac  Java mit Zweitanktechnik. In Kombination mit den Technologieoptionen der Vektorkinematik und der Vakuumtrocknung erreicht sie auf den Oberflächen hohe Sauberkeitswerte – materialschonend innerhalb kurzer Zeit und zuverlässig für alle Bauteilregionen.

Vektorkinematik – noch mehr Bewegung für bessere Wirksamkeit.

Gerade mit der Wahl der Mafac-Vektorkinematik beweisen Reiner Schäfer und Ferdinand Ernst Pioniergeist sowie einen weiten Blick in die Zukunft. „Wir haben es hier mit einer Weiterentwicklung der patentierten Verfahrenstechnologie der gegenbeziehungsweise gleichläufigen Rotation von Spritz- und Korbaufnahmesystem zu tun“, erklärt Peter Ruoff, Leitung Vertrieb bei Mafac. Dabei gelingt es dem neuen Prinzip, während der Reinigung und Trocknung mit starken Turbulenzen eine größere und gleichmäßigere Beaufschlagung der Bauteile zu erzielen. Für dieses Mehr an Bewegung führt das Düsenrohr sowohl eine rotierende als auch eine schwenkende Bewegung aus. Die Wippbewegung erfolgt um die eigene Achse um jeweils 35° nach beiden Seiten.

Synchron dazu rotiert das Korbaufnahmesystem unter optimal angepasster Geschwindigkeit. Dies ergibt ein optimal abgestimmtes Zusammenspiel von Düsenrohr- und Korbbewegung, wobei Gleich- und Gegenlauf möglich sind. Als Folge davon werden Werkstücke gleichmäßiger beaufschlagt und schwer erreichbare Regionen wie Sacklochbohrungen noch besser erreicht.
Wegen des größeren mechanischen Anteils führt die Vektorkinematik in kürzerer Zeit zu dem gewünschten Reinigungsergebnis. Diese bessere Strömungswirkung sowohl während der Reinigungs- als auch der Trocknungsphase, die ihnen zuvor schon auf der parts2clean sehr positiv aufgefallen war, überzeugte die beiden Techniker schlussendlich in die neue Mafac-Vektorkinematik zu investieren:

„Mit diesem Verfahren gewinnen wir nicht nur an Effektivität. Wir können zukünftig auch deutlich flexibler auf Änderungen im Teilespektrum oder auf steigende Sauberkeitsanforderungen reagieren.“

Zweistufiger Reinigungsprozess mit Bypassfiltration.

Die etwa 500 x 200 x 200 Millimeter großen Teile werden in kleinen Chargen als Setzware der Reinigungskammer zugeführt, wo sie einen rund elfminütigen Behandlungsvorgang mit der Abfolge Reinigen – Spülen – Vakuumtrocknung durchlaufen. Während der Reinigungsphase aus Tank eins, dem 2,5 Prozent eines milden Reinigungsmediums zugesetzt ist, wechseln sich ein Spritz- und Flutvorgang ab. Dabei erfolgt das Fluten zyklisch, das heißt, zwei Drittel Wasser aus der Reinigungskammer werden abgelassen und wieder aufgeflutet. Dieser Vorgang wiederholt sich einige Male.

Parallel dazu führen das Düsen- und Korbaufnahmesystem eine gegenläufige Rotationsbewegung aus, wobei sich der Korb zugunsten der Teileschonung in einer 35°-Wippbewegung befindet. Die Temperatur der gesamten Nassphase liegt bei 60 °C.

Bevor der Prozess in die Spülphase wechselt, verhindert ein sogenannter Überhebeprozess (Abblasen der Bauteile) die Partikel- und Medienverschleppung. Danach wird aus Tank zwei mit VE-Wasser (vollentsalztes Wasser) gespült. Dies ist aufgrund des hohen Kupferanteils im Rotguss und der damit verbundenen Oxydationsgefahr besonders wichtig. Das heißt, der Leitwert im Wasser muss niedrig bleiben, weshalb das Spülbad zusätzlich mit einem Spülbadpflegemodul ausgestattet ist. Dieses beinhaltet eine Aktivkohleeinheit und zwei Ionenaustauscheinheiten. Zusätzlich wird es mit einer Harzpatrone im Bypass permanent filtriert.

„Dass sich eine solche Zusatzkomponente empfiehlt und schließlich bewährt, konnten wir bereits während der Testreinigungen im Mafac-Technikum erkennen,“ erklärt Ferdinand Ernst. Vakuumtrocknung. Ein für die Oberflächengüte wichtiger Teil der Behandlung ist die Trocknungsphase. Damit die Komponenten die Maschine ohne Restfeuchte verlassen, ist die Mafac Java mit einem Warmluft-Impulsblassystem sowie mit einem Vakuum-Trocknungssystem ausgestattet. Über das Impulsblassystem wird der Behandlungskammer zunächst Warmluft von 40 °C zugeführt.

Basierend auf der Korb-Düsen-Rotation sorgen die Rotationsbewegung und die impulsartige Beaufschlagung für einen effizienten Wärme- und Stoffaustausch. Dadurch wird eine homogene Wärmeverteilung erreicht. Zusätzlich werden die Wassertropfen durch die Druckluftimpulse in viele kleine Einheiten zerschlagen. Die so vergrößerte Fläche führt dazu, dass das Wasser schneller trocknen kann. Mit der anschließenden Vakuumtrocknung, die sich besonders bei wärmeempfindlichen Werkstoffen wie Rotguss eignet, wird das Trockengut einem Unterdruck ausgesetzt. Dies führt zu einer Verdampfung des Wassers bei niedrigeren Temperaturen, da der Siedepunkt des Wassers reduziert wird. Unter dieser Einwirkung verkürzt sich die Trocknungszeit erheblich und die Oberflächen der Bauteile sind dennoch absolut trocken und rückstandsfrei.

Ein wichtiger Schritt in Richtung Zukunft.

Nachdem die Mafac Java seit nunmehr fünf Monaten im Einsatz ist, zeichnen sich schon jetzt erste positive Effekte in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Reinigungsqualität ab. Für Ferdinand Ernst und Reiner Schäfer ist dies bei dem steigenden Kosten- und Zeitdruck der Zukunft ein wichtiger Aspekt. „Die Ansprüche unserer Kunden im Medizinbereich aber auch in allen anderen Sparten sind sehr hoch und werden in Zukunft steigen. Da es sich bei den gefertigten Teilen stets um Sonderanfertigungen mit hohem Qualitätsanspruch handelt, wollen wir unsere Standards im Sondermaschinenbau anheben und für die wachsenden Ansprüche sicher aufstellen.

Die Anschaffung der Mafac Java mit der neuen Vektorkinematik war ein bedeutender Schritt in diese Richtung und soll unseren USP-Wert in der Branche steigern und Wettbewerbsvorteile
schaffen,“ meint Reiner Schäfer.

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 2/2021 des MM MaschinenMarkt erschienen.
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