Werkzeugreinigung

Werkzeugreinigung für hohe Anforderungen

Ultraschall auch tauglich für die Medizintechnik
Schneller und gründlicher als das Ultraschall-Verfahren ist wohl keine Reinigungsart.
In der Medizintechnik stellen Anwender extrem hohe Anforderungen an die Reinheit der verbauten Kunststoffteile. Dementsprechend aufwendig gestaltet sich die Werkzeugreinigung, vor allem wenn kritische Kunststoffe wie PEEK verarbeitet werden. Der Aufwand für die Werkzeugreinigung lässt sich mit Hilfe der Ultraschalltechnik nachhaltig und deutlich senken.

Hohe Komplexitätsgrade, garantierte lange Lebensdauern der fertigen Produkte und entsprechende Qualitätsanforderungen an die verbauten Kunststoffteile – und das bei kleinen Losgrößen – kennzeichnen eine ganze Reihe von Branchen bis hin zur Medizintechnik. Intensive Wartung und vorbeugende Instandhaltung sind erforderlich, um die Werkzeuge auf einem entsprechenden Level zu halten.

Weisen die Werkzeugkonstruktionen aufgrund der komplexen und eng tolerierten Kunststoffteile, die zudem häufig aus schwierig zu verarbeitenden, temperaturfesten Werkstoffen wie beispielsweise PEEK bestehen, komplizierte Geometrien auf, sind die Werkzeugmacher in der Instandhaltung besonders gefordert. So dürfen sich in den Hohlräumen der Bauteile keinesfalls Ablagerungen bilden, Reinigungen im späteren Einsatz müssen beispielsweise die Hygieneanforderungen der Krankenhäuser erfüllen. Gratbildungen im Inneren der Bauteile sind deshalb absolut zu vermeiden. Ähnliches gilt im Übrigen auch für viele Anwendungen in der Mikrofluidik, der Elektronik und anderen Anwendungen.

Anzeige

Solche Werkzeuge verursachen häufig einen Reinigungsaufwand, der die ursprünglichen Investitionskosten schnell übersteigt. Typischerweise findet man dann die Situation, dass die Werkzeuge standardmäßig regelmäßig komplett zerlegt und gereinigt werden, machmal nach nur wenigen Hundert oder Tausend Schuss. Langwierige, unangenehme und im Ergebnis nicht unbedingt befriedigende Arbeitsgänge stehen an. Reinigen und Polieren mit Lappen und Lösemitteln sind an der Tagesordnung, auch Wattestäbchen mit Bremsenreiniger aus der Fahrzeugwerkstatt sind durchaus nicht selten. Hier trifft mitunter High-tech aus der Produktion auf Jahrzehnte alte, nahezu unveränderte Verfahren.

Trotzdem zeigen sich bei schwierigen Werkzeug/Material-Paarungen gelegentlich mikroskopische Verunreinigungen an den gespritzten Kunststoffartikeln. Was in anderen Branchen eventuell toleriert wird, führt in Medizintechnik oder Elektronik direkt in die Ausschusstonne.

Eine typische Ursache kann Passungsrost aus besonders engen Bohrungen sein, der trotz der sorgfältigen – klassischen – Reinigung und Konservierung offensichtlich nicht immer vermeidbar ist. Das wird besonders dann zum Problem, wenn beim Anlauf zunächst eine Serie Gutteile fällt, und dann verschmutzte. Hier ist nicht nur die Gefahr von Ausschuss mit allen negativen finanziellen Folgen wie Materialverlust, teure Maschinenstunden und Mannzeit sowie Lieferverzögerungen zu bewältigen. Das Risiko fehlerhafte Teile zu liefern steigt erheblich.
Ein Kern der Qualitätssicherung ist also häufig das Sicherstellen der Werkzeugreinigung auf hohem Niveau. Wie die Erfahrungen zeigen, ist es mit einem einfachen „Mehr“ oder „Öfter“ nicht getan. Es sind andere Reinigungsmethoden erforderlich – auch, um die Wartungskosten zu zügeln.

Alternative Ultraschall

Nach Prüfung mehrerer Alternativen zur konventionellen Werkzeugreinigung hatte sich ein Spritzgießer aus dem Umfeld der Medizintechnik mit einem komplexen Werkzeug aus der laufenden Produktion an Fisa Utraschall gewandt, um erste Erfahrungen mit der Technik zu sammeln. Bereits äußerlich zeigen sich nach der Behandlung in der Regel gravierende Unterschiede, weil die Werkzeuge insgesamt und nicht nur an den Funktionsflächen, also gleichmäßiger gereinigt sind und glänzen. Im nächsten Schritt wurden weitere repräsentative Werkzeuge aus unterschiedlichen Bereichen in die Ultraschall-Reinigung gegeben.

Das Ergebnis kurz zusammengefasst: Anschließend kam es in keinem der Werkzeuge mehr zu kontaminierten Teilen und alle Werkzeuge erreichten die bislang für die Wartungsintervalle geltenden Grenz-Schusszahlen, ohne dass verschmutzte Teile produziert wurden.

Neben dem Gewinn an Prozesssicherheit spielen die Kosten eine ausschlaggebende Rolle. Selbst bei sehr konservativer Kalkulation kommt der Anwender auf eine Amortisationszeit von unter fünf Jahren für eine großzügig dimensionierte Anlage. Der Vergleich detaillierter Arbeitszeitdaten aus der Instandhaltung vor und nach Installation der eigenen Ultraschallreinigung bestätigen die Annahmen. Und dann spielt der Qualitätsaspekt eine Rolle: Hier wird das Niveau der Vorversuche erreicht, die Werkzeuge kommen also gleichmäßig gereinigt – auch in tiefen Bohrungen und schwer zugänglichen Bereichen – aus dem Bad. Trotz hohrer Anforderungen sank der Wartungsaufwand um 10 bis 15 Prozent, der sich durch nun mögliche verlängerte Wartungsintervalle weiter vermindert. Und hier liegt ein weiteres Sparpotential: Mit längeren Laufzeiten sinken die Rüstkosten, die Maschinenstillstände und schließlich der Planungsaufwand in der Produktion. Nicht zu vergessen ist die sinkende Ausschussmenge: Gerade in der Medizintechnik, aber auch in anderen Anwendungen des Apparatebaus, schlagen die Materialkosten erheblich auf den Endpreis durch, zumal häufig kein direkter Wiedereinsatz vermahlener Ausschussteile zulässig ist.

Anlagenbetrieb mit geringen Anforderungen

Der Anlagenbetrieb ist schnell einzurichten und einfach abzuwickeln. Zum Aufstellen sind lediglich ein Strom-, Wasser- und Druckluftanschluss erforderlich. Eine Absaugung wird nicht benötigt. Damit ist man weitgehend frei bei der Positionierung innerhalb des Werksgeländes oder der Halle. Sinnvoll ist es üblicherweise, die Anlage nahe dem Werkzeugbau aufzustellen. Bis auf den auszugleichenden geringen Flüssigkeitsaustrag mit den gereinigten Teilen ist je nach Intensität der Nutzung etwa ein- bis drei Mal jährlich das gesamte Reinigungsbad zu tauschen. Der erste Tausch liegt allerdings erfahrungsgemäß früher an, da alle Formen in der ersten Reinigung zu einer überdurchschnittlichen Verschmutzung führen. Das ist übrigens ein Indiz dafür, dass die Ultraschallreinigung deutlich effektiver ist, als jede manuelle Reinigung.

Eine Schulung der Anwender vor Ort reicht aus, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten. Zu prüfen ist, ob ein Anlagenverantwortlicher benannt wird, der als Ansprechpartner fungiert. Das kann auch wichtig sein, wenn freie Kapazitäten anderweitig genutzt werden. In vielen Anwendungen wird schnell erkannt, dass man die Reinigungswirkung der Fisa-Anlagen auch für weitere Bauteile nutzen kann, von Schrauben für die Montage bis zum Angebot von Fremdleistungen für externe Kunden.

Vom Lappen mit Bremsenreiniger bis zum Eisstrahlen sind verschiedene Reinigungsalternativen für den Werkzeugbau auf dem Markt. Die Ultraschallreinigung bietet in typischen Kunststoff-verarbeitungen in aller Regel nicht nur die besten Reinigungsergebnisse, sondern auch das größte Kostensenkungspotential sowie eine sehr einfache Handhabung. Alle gängigen Werkstoffe, auch STM, Alloy und andere werden im gleichen Prozess gereinigt, 15 Minuten Verweilzeit im Bad reichen aus. Lediglich Aluminium kann nicht verarbeitet werden, das gilt auch für Kennzeichnungsschilder an den Werkzeugen.
Glücklich macht man wahrscheinlich die Mitarbeiter: Sie verzichten zumeist gern auf die klassische mühselige manuelle Reinigung, die dann doch keine optimalen Ergebnisse bringt und nutzen lieber die lösungsmittelfreie Ultraschallreinigung. Auch die Tatsache, das Werkzeugmacher knapp und teuer sind, und sie sich so mehr auf qualifizierte Aufgaben konzentrieren können, spricht für die Ultraschallreinigung.


Fakuma, Halle A2, Stand 2321

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Eiskalt gereinigt

Trockeneisstrahlen leicht gemacht

Aufgrund des kompakten Aufbaus und einfacher Handhabung soll sich ein neues Trockeneisstrahlgerät besonders für den industriellen Einsatz eignen. Das 48,5 Kilogramm schwere Gerät lässt sich an jeden beliebigen Ort manövrieren.

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Internationaler Formenbau

Neuer COO bei Haidlmair

Mit Beginn des Geschäftsjahres 2020/21 am 1. April hat Heinz Klausriegler die Position des COO beim Formenbauer Haidlmair im österreichischen Nußbach erweitert. Er führt somit in einer Doppelspitze mit Mario Haidlmair, der weiterhin als CEO fungiert.

mehr...