Mit dem Einsatz energieeffizienterer Antriebe – seien es Hybrid-, reine Elektro- oder optimierte Verbrennungsmotoren – nimmt die Ausstattung der Fahrzeuge mit Fahrerassistenzsystemen zu. Die Komponenten, die diese Funktionen steuern und ausführen, müssen maximale Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleisten. Dazu zählen unter anderem die Elektromotoren für die Servolenkung, die von den Systemherstellern ständig weiterentwickelt und neuen Anforderungen angepasst werden. Strengere Spezifikationen ergeben sich dabei nicht nur an die technische Sauberkeit der Bauteile, sondern auch der Montagelinien. In Montageprozessen entstehen häufig Partikel, die im späteren Betrieb die Leistung des Elektromotors beeinträchtigen und Kurzschlüsse verursachen können. Im Fokus stehen hier nicht nur metallische Partikel. Auch von nicht metallischen Verunreinigungen und Fasern geht ein Risiko aus, da sie durch die Aufnahme von Feuchtigkeit elektrisch leitend werden können. Bei einem renommierten Automobilzulieferer zeigte die Endkontrolle, dass mit einer bereits in die Montagelinie integrierten Luft-Trockenreinigung die geforderten Sauberkeitsspezifikationen nicht erfüllt wurden. Die Projektverantwortlichen des Tier-1 wandten sich deshalb an den Reinigungsanlagenhersteller Ecoclean.
Prozess- und Anlagenauslegung durch Simulation und Versuche
Die Prozessauslegung erfolgte durch einen entsprechenden Versuchsaufbau. Die einzusetzenden Tools wurden mit Hilfe einer Strömungssimulation entwickelt. Durch die Simulationen konnten die Düsenöffnungen an die jeweilige Geometrie der insgesamt sieben verschiedenen Motoren und Varianten angepasst werden. Dies stellt die optimale Beaufschlagung und damit bestmögliche Reinigungswirkung bei geringstmöglichen Betriebskosten sicher. Für die eigentlichen Reinigungsversuche wurden Normpartikel mit Emulsion auf die komplexen elektrischen Baugruppen aufgebracht und rund eine Stunde in einem Ofen angetrocknet, so dass die Verschmutzung stark an der Oberfläche haftete. Der anschließende Reinigungsprozess zeigte, dass bereits bei den ersten Versuchen Ergebnisse erreicht wurden, die deutlich besser als die definierten Sauberkeitsspezifikationen waren.
7,8 Sekunden pro Werkstück
Bei der Umsetzung des erarbeiteten Prozesses in ein Anlagenkonzept war auch zu berücksichtigen, dass die Reinigung in nur 7,8 Sekunden pro Werkstück zu erfolgen hat. Gelöst hat Ecoclean diese Anforderung durch eine hochautomatisierte Anlage, die mit zwei Behandlungsstationen und zwei Manipulatoren mit Doppelgreifern ausgestattet ist. Die an die jeweiligen Elektromotoren angepassten Düsensysteme befinden sich in einem Toolregal. Die Information, welche Werkezuge zu verwenden sind, erhalten die Manipulatoren über einen RFID-Chip, mit dem jeder Elektromotor versehen ist und der bei der Zuführung zur Reinigungsanlage abgefragt wird. Der Werkzeugwechsel erfolgt mittels Schnellwechselsystem. Für ein gleichbleibend gutes Reinigungsergebnis ist neben der zuverlässigen Entfernung der Verunreinigungen wichtig, dass diese nicht in die Umgebung vagabundieren. Dieses Ziel wurde durch eine geschlossene Blasbox erreicht: Durch die spezielle Ausführung der Wände werden die entfernten Partikel von der Absaugung kontinuierlich ausgetragen. Die dafür verwendete Luft wird gefiltert in den Produktionsraum abgeführt. Durch die optimale Anpassung der Reinigungsprozesse an die Bauteile wird das in den Versuchen erreichte Reinigungsergebnis in der Serienfertigung nachhaltig erzielt. Inzwischen arbeitet das Unternehmen mit drei dieser Anlagen an zwei verschiedenen Produktionsstandorten.
Der komplette Beitrag ist in der JOT 09/20 erschienen.
Autor(en): Doris Schulz, freie Fachjournalistin, Stuttgart
