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29.06.2011

Das erste Reinraum-Projekt ist gestartet

Energetische Optimierung der Reinraumfertigung

Im Januar 2010 wurde an der Hochschule Rosenheim das Reinraum Kompetenzzentrum Rosenheim (RKRo) eröffnet. Unter der Leitung von Prof. Peter Karlinger werden dort an einer komplexen Produktionszelle die Möglichkeiten des Spritzgießens unter Reinraumbedingungen erforscht; dabei dient das erzeugte Produkt nur als Messgröße für die Produktreinheit. Plastverarbeiter befragte Prof. Karlinger zu den ersten Ergebnissen der Forschungen am RKRo und zu den Trends in der Reinraumtechnik.


 

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Plastverarbeiter: Herr Prof. Karlinger, knapp eineinhalb Jahre sind jetzt seit der Eröffnung des Reinraum-Kompetenzzentrums vergangen. Wie sind die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Gang gekommen?
Karlinger:
Nach der Eröffnung hatten wir noch einige Schwierigkeiten mit der Finanzierung zu meistern. Durch die Krise hatten sich die Firmen entschlossen, einen Prozess mit Neubewertung ihrer Entwicklungsaktivitäten einzuleiten. Leider hat es uns hier auch hart getroffen und die Firma KKT ist aus dem Projekt ausgestiegen. Nach intensiven Gesprächen konnten wir für das erste Projekt, den energieeffizienten Reinraum, die gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik als neuen Partner gewinnen und mit einem halben Jahr Verspätung erst mit den eigentlichen technischen Aufgaben zusammen mit gwk, KraussMaffei und Max Petek Reinraumtechnik beginnen. Inzwischen sind wir auf einem guten Weg, die Finanzierung des ersten Projektes ist erfolgt und der erste Mitarbeiter, der sich ausschließlich um die Reinraumtechnik kümmert ist voller Begeisterung und mit hohem Engagement bei der Umsetzung. Aktuell haben wir die Reinraumzelle mit der integrierten Maschine soweit ausgerüstet, dass wir den gesamten Prozess analysieren können, das heißt von der Energiemessung an der „Steckdose" bis hin zu Qualitätsdaten des Formteils. Ein Highlight bei den Qualitätsdaten ist sicherlich die In-Line-Infrarotmessung des Bauteils für die Analyse der thermischen Prozesskonstanz. Ich denke, wir können mit Stolz sagen, dass wir hier in Rosenheim ein weltweit einzigartiges Messsystem haben, mit dem wir in der Lage sind, den Spritzgießprozess unter Reinraumbedingungen und auch die umgebende reine Fertigungszelle synchron mit 150 Signalen zu erfassen und zu analysieren. Damit können wir die Prozesszusammenhänge für die Reinraum- wie auch für die Spritzgießtechnik sehr transparent und umfassend darstellen und verbessern.

Plastverarbeiter: Wo wird man die Energie- sprich Kosteneinsparungspotenziale aller Wahrscheinlichkeit nach finden können?
Karlinger:
Dies ist natürlich die Frage, die wir in den nächsten zwei Jahren intensiv analysieren wollen. Generell haben wir in der Kunststoffverarbeitung einen Prozess der neben der hohen Energieumsetzung im Prozess auch sehr viel Abwärme an die Umgebung erzeugt. Gerade in den wärmeren Jahreszeiten spüren es die Verarbeiter mit sehr hohen Temperaturen in ihren Fertigungsgebäuden hautnah. Für die Reinraumtechnik bedeutet dies, das für die genutzte Luft die gesamte Abwärme aus dem Prozess abgekühlt werden muss und sogar die aus der Umgebung angesaugte und gefilterte Luft ebenfalls auf das Niveau gebracht werden muss. Im Sommer bedeutet dies intensive Kühlleistung und im Winter intensive Heizleistung. Ziel ist es diese Energiemengen zu klassifizieren, anschließend Konzepte für die Reduzierung zu erarbeiten beziehungsweise eine Methode für Rückgewinnung in den Prozess zu entwickeln.

Plastverarbeiter: Und wie lautet nun die genaue Aufgabenstellung bei diesem Forschungsprojekt?
Karlinger:
Wir wollen den Spritzgießprozess unter Reinraumbedingungen der Klasse 7 energetisch minimieren. Dazu haben wir uns im ersten Schritt vorgenommen, eine Energiebilanz zu erstellen - das geschieht derzeit. Zudem wird ein Regelsystem aufgebaut, um die Luftführung der Zelle über im Raum angeordnete Partikelmessstellen zu steuern - das entwickeln wir gerade. Zum Dritten sollen die Anlage und die Peripherie energetisch optimiert werden. Viertens entwickeln wir ein Wärmerückgewinnungssystem, das die Energie für den Spritzgießprozess wieder zur Verfügung stellt. Der Stand der Dinge ist derzeit so, dass wir eine stabile und flexible Anlage haben, auf der wir diese Untersuchungen durchführen können. Mit den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten stehen wir aber noch am Anfang der Entwicklung; Ergebnisse können wir deshalb noch nicht präsentieren.

Plastverarbeiter: Gibt es bereits weitere Forschungsprojekte des RKRo mit der Industrie? Worum geht es dabei?
Karlinger:
Wir haben seit der Erholung der Konjunktur etliche Anfragen beziehungsweise intensive Projektgespräche mit der Industrie. Ich gehe davon aus, dass wir in etwa zwei Monaten, das heißt nach der Sommerpause, das nächste Projekt starten werden. In diesem Projekt soll eine Kunststoffanlage hinsichtlich ihrer Reinraumtauglichkeit optimiert und auch die Abwärme analysiert und minimiert werden. Die meisten Anfragen sind von Unternehmen, die Produkte unter Reinraumbedingungen herstellen wollen und nach Konzepten und Lösungen, suchen, diesen Prozess zu gestalten und zu optimieren. Hierzu wird Anfang nächsten Jahres ein weiteres Projekt aus dem Bereich der Folientechnologie starten.

Plastverarbeiter: Welche weiteren Verarbeitungsprozesse im Reinraum wären es wert, eingehend erforscht zu werden?
Karlinger:
Hier möchte ich ungern mit unseren Ideen in die Öffentlichkeit gehen und schlafende „Hunde" wecken. Wenn ich allerdings die Podiumsdiskussion auf den Benediktbeuerer Reinraumtagen, die wir mit Dittel Engineering Anfang Mai veranstaltet haben, als Aufhänger heranziehen darf, dann würde ich sagen, dass in Zukunft sicherlich verstärkt in die Umsetzung einer sterilen Fertigung geforscht werden soll beziehungsweise wird. Kunststoffe verlieren immer noch mit den gängigen Sterilisationsmethoden etwas von Ihrem Eigenschaftsprofil. Eine sterile Produktion würde helfen dies zu verhindern und auch generell die Prozesssicherheit erhöhen.

Plastverarbeiter: Nun noch eine ganz allgemeine Frage: Haben sich die wesentlichen Technik-Trends in der Reinraumfertigung aus den letzten Jahren bei den Kunststoffverarbeitern verfestigt oder gibt es neue Fakten oder Entwicklungen, die die Entwicklung in eine neue oder andere Richtung lenken?
Karlinger:
Ich denke, hier muss man zuerst einmal ganz klar zwischen technischen und medizinischen Reinräumen unterscheiden. Technische Reinräume werden in letzter Zeit vermehrt eingesetzt, um die Qualität der Produkte zu verbessern oder den Ausschuss zu minimieren. Bei diesen Reinräumen stehen sicherlich Herstellkosten und Energie im Vordergrund, und es kommen Eigenschaften wie Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit beim Werkzeugwechsel vermehrt in den Vordergrund. Aus meiner Sicht entwickelt sich hier ein dynamischer Markt mit vielen interessanten Einzellösungen. Bei den medizinischen Reinräumen, die sicherlich verstärkt für den bakteriellen Produktschutz stehen, gehen die Uhren aufgrund der geltenden Regulatorien und der für die Umsetzung wichtigen Regelwerke deutlich langsamer. Hier findet man eher versteckte Neuerungen wie zum Beispiel in Form energieeffizienterer Technik oder in verbesserter Arbeitskleidung. Schnelle und umfassende Änderungen sind auch hinsichtlich der doch zeitaufwendigen Umsetzung in die Regelwerke nicht zu erwarten.

 

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