Entwicklung eines Demonstrators einer formatflexiblen und effizienten Reinigungsanlage mit pulsierendem Spritz- und Spülsystem für die industrielle Bauteilreinigung (ESPRI)

Problemstellung
Ein entscheidendes Qualitätsmerkmal technischer Bauteile ist die Sauberkeit der Oberflächen. Mangelhaft gereinigte Bauteile gefährden die Funktionalität und Zuverlässigkeit von Maschinen und Anlagen. Aus diesem Grund dienen industrielle Spritzreinigungsanlagen zur rückstandslosen Entfernung von Fertigungsrückständen und Hilfsstoffen aus Vorprozessen, wie z.B. Kühlschmierstoffe, Ziehöle und Metallspäne. Dabei besteht kundenseitig die Forderung nach immer kürzeren Reinigungszeiten und erhöhter Flexibilität bei tendenziell wachsenden Qualitätsanforderungen. Zur Effizienzsteigerung der bisherigen Reinigungsanlagen mit kontinuierlichem Spritzstrahlen bieten pulsierende Spritz- und Sprühsysteme großes Potenzial. Zusätzlich kann durch einen modularen Aufbau von Einkammer-Spritzreinigungsanlagen schnell auf Material- und Formatänderungen der Bauteile reagiert werden, sodass sich Umrüstzeiten verringern.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ Projekts ESPRI ist das Aufzeigen und Anwenden von innovativen Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung von Spritzreinigungsanlagen für die industrielle Bauteilreinigung. Die Umsetzung erfolgt hierbei in einer Demonstrator-Versuchsanlage mit hoher Flexibilität und einem pulsierenden Spritzreinigungssystem.

Vorgehensweise
Es wird eine Versuchsanlage konzipiert, in der die Anwendung pulsierender Spritz- und Spülsysteme möglich ist. Dabei wird insbesondere auf eine modulare Gestaltung der Spritzreinigungsanlage Wert gelegt. Teilfunktionen, wie z.B. die Positionierung und Ausrichtung der Düsen sowie der Einsatz eines Schwallreinigers, können so auf verschiedene Bauteilgeometrien optimal angepasst werden. Ein Hauptbestandteil der Entwicklung ist die Konzeptionierung des innovativen Pulsationserregers zur Erzeugung diskontinuierlicher Spritzstrahlen. Dazu werden Kenntnisse über motorbetriebene Membranpumpen, dynamische Fluidiksysteme und Ventilschaltungen herangezogen, um eine Vorzugsvariante zu ermitteln. Angestrebt ist eine Pulsationsfrequenz des Sprühstrahls von 20 bis 80 Hertz, da dieser Frequenzbereich in Fachkreisen für die geplanten Anwendungsfälle als geeignet angesehen wird. Der positive Effekt der Pulsation ist mit dem Druckwechsel im Auftreffbereich des Spritzstrahls zu erklären. Die Folge ist eine erhöhte mechanische Wirkung des Reinigungsfluides, wodurch die Verschmutzungen effektiver vom zu reinigenden Objekt entfernt werden.

Anwendungspotential und erwartete Ergebnisse
Bei erfolgreicher Umsetzung werden die gewonnenen technologischen Erkenntnisse zur Optimierung zukünftiger Bauteilreinigungsanlagen angewendet. Dabei wird eine Reduzierung der Gesamtreinigungszeit um mindestens 25 Prozent erwartet. Die Fokussierung liegt dabei auf der Reinigung von Bauteilen aus der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wodurch ein wirtschaftlich interessanter Anwendungsfall gegeben ist.