Aufnahme von partikulären Verunreinigungen von einem Kraftstofftank mit einer Runddüse. (Bildquelle: Clean Controlling)

Partikelaufnahme von einem Kraftstofftank mit einer Runddüse. (Bildquelle: Clean Controlling)

Nach VDA 19.1 werden Partikel in erster Linie durch Nassextraktion gewonnen, indem das Bauteil komplett in einem Kabinett abgespritzt wird und die gelösten Partikel über einen Analysefilter aufgefangen werden. Nach dem Trocknen des Filters werden Größe, Länge, Art und Anzahl der abgespülten Partikel von einem Lichtmikroskop automatisiert erfasst. Bei dieser Art der Partikelgewinnung müssen die Bauteile beweglich sein und sowohl Größe als auch Gewicht eine gute Handhabung zulassen. Große Bauteile, die nicht in ein Abspülkabinett passen oder ausgebaut werden können, lassen sich mit dieser Methode nicht prüfen. Gleiches gilt für Werkstücke, von denen nur ein gewisser Bereich zu untersuchen ist oder Elektronikkomponenten, die anschließend wiederverwendet werden sollen. Montagearbeitsplätze, die große Partikelquellen aufweisen können und nach VDA 19.2 kritische Partikelquellen darstellen, werden ebenfalls nicht erfasst. In diesen Fällen konnte die Partikelfracht bisher nur unzureichend ermittelt werden.

Das Partikelsaugextraktionssystem C-PS², ein mobiles Komplettsystem zur Saugextraktion von trockenen, anhaftenden Partikeln, schließt diese Lücke zur Partikelgewinnung. Das Gerät von Clean Controlling, Liptingen, arbeitet nach dem Saugprinzip. Von der Bauteiloberfläche oder dem Prozessumfeld werden die trockenen Partikel mit einer Saugdüse, Bürstendüse oder Flachdüse von der Oberfläche aufgenommen.

Zwei Möglichkeiten der Partikelabscheidung

Entnahme des Partikelfilters nach der Saugextraktion mit Filtermembranen. (Bildquelle: Clean Controlling)

Entnahme des Partikelfilters nach der Saugextraktion mit Filtermembranen. (Bildquelle: Clean Controlling)

Das System ermöglicht, die Partikel über einen Zyklon oder eine Filtereinheit abzuscheiden. Bei der Methode mit Zykloneinheit werden die abgesaugten Partikel in einer sauberen Laborflasche gesammelt. Von dort werden sie durch konventionelle Nassextraktion auf Filtermembrane umgelagert. Die Anzahl der benötigten Filtermembrane für das Umlagern wird von der Partikelmenge in der Laborflasche bestimmt. Ein Überlagern der Partikel ist zu vermeiden, um dem Mikroskop eine eindeutige Auszählung zu ermöglichen. Am Ende der Analyse werden die Ergebnisse der Einzelfilter zusammengeführt. Die Saugextraktion über die Zykloneinheit ist besonders für große Bauteiloberflächen mit hohem Verschmutzungsgrad geeignet.
Mit der Filtereinheit werden die Partikel direkt aus dem Luftstrom auf einen speziellen Analysefilter (5 µm/20 µm) geführt. Die vom Unternehmen für Technische Sauberkeit für dieses Abscheidesystem entwickelte Aufschwemmeinheit sorgt am Ende der Saugextraktion durch ein wässriges Spülmedium für eine homogene Verteilung der Partikel auf der Filtermembran. Außerdem trocknet die Einheit auch den Analysefilter, um eine Konglomeratbildung zu vermeiden, die im Labor händisch aufgelöst werden müsste. Der Analysefilter kann bei geringer Belegung direkt oder nach erfolgtem Aufschwemmen mikroskopisch analysiert werden. Die Saugextraktion über die Filtereinheit bietet sich bei kleinen Flächen mit geringerer Partikelfracht, beispielsweise im Prozessumfeld von Werkstückträgern oder auf Leiterplatten, an. Die Partikelgewinnung erfolgt schnell, sodass es zu keinen oder nur kurzen Unterbrechungen des Prozesses kommt. Der Filter kann im hauseigenen Sauberkeitslabor oder bei einem Dienstleister ausgewertet werden.

Faktor Kleidung

Die Bekleidung der Person, die die Prüfung durchführt, darf das Prüfergebnis nicht verfälschen. Das heißt, die Kleidung darf keine Flusen und Partikel abgeben, denn sonst fungiert der Prüfer als Partikelquelle. Wenig bis gar kein Einfluss ist vorhanden, wenn ein Reinraumkittel und Handschuhe getragen werden.

Handelt es sich generell um ein sauberkeitskritisches Produkt oder Arbeitsbereich, so sollte das Personal grundsätzlich spezielle Kleidung tragen. Die Art ist abhängig vom Sauberkeitsanspruch, der an den Bereich gestellt wird. Gibt es keine Sauberkeitsstufe (SaS0), so kann private Arbeitskleidung und in einer Sauberzone (SaS1) konventionelle Arbeitskleidung getragen werden. Ab SaS2 ist ein flusenarmer Übermantel/Overall erforderlich, für den Reinraum (SaS3) ist die für die entsprechende Reinraumklasse empfohlene Bekleidung vorgeschrieben. Das passende Schuhwerk ist ebenfalls gemäß der Sauberkeitsklasse zu wählen, wobei auch mit Überschuhen gearbeitet werden kann. Ab SaS2 sind Haarnetz oder Mütze zu tragen, ein Mundschutz für Bartträger wird in jedem Fall im Reinraum empfohlen.

Einfache Handhabung

Partikelsaugextraktionssystem C-PS² zur Aufnahme von trockenen Kontaminationen von Oberflächen. (Bildquelle: Clean Controlling)

Partikelsaugextraktionssystem C-PS² zur Aufnahme von trockenen Kontaminationen von Oberflächen. (Bildquelle: Clean Controlling)

Zum Lieferumfang des Gerätes gehört ein Industriesauger, auf den das Partikelsaugextraktionssystem aufgesetzt ist. Weiterhin ein Koffer mit der Grundausstattung und ein weiterer Koffer mit dem Analysematerial und Zubehör. Zur Grundausstattung gehören neben dem C-PS², Verbindungs- und Saugschläuche, ein Messgerät für die Differenzdruckmessung sowie die Aufschwemmeinheit. Das Analysematerial umfasst unter anderem Analysefilter inklusive Archivierungskarten und Rahmen, eine Pinzette, Laborflaschen und das Reinigungsmaterial. Über einen Druckknopf am Gerät ist eine 2,4 m lange Erdungsleitung befestigt. Auf dem Industriesauger sind die Systemkoffer stapelbar.

Mit dem C-PS² kann die Restschmutzanalyse an definierten, getrennt zu prüfenden Segmenten an Gehäusen von E-Getrieben oder Batteriewannen von Elektroautos sowie Kraftstofftanks ohne Zusatzaufwand (zum Beispiel für Maskierung) einzeln durchgeführt werden. Da die Partikelgewinnung trocken stattfindet, können die Bauteile wiederverwendet werden. Mit diesem System lässt sich während des Montageprozesses in der Fertigungslinie die Partikelfracht serienbegleitend oder stichprobenartig absaugen. Gleiches gilt für die Werkstückträger des Transportsystems selbst.

Am Ende der Auswertung ist in jedem Fall eine Prozessbetrachtung durchzuführen. Bei dieser sollten die Partikelquellen festgestellt und Abstellmaßnahmen festgelegt werden. Am effektivsten ist es, das Entstehen von Partikeln zu verhindern, damit gegebenenfalls Reinigungsschritte eingespart werden können.

Über den Autor

Yasemin Müller

ist Assistentin der Geschäftsleitung bei Clean Controlling in Liptingen.