Die Funktionsweise
Zum Reinigen werden die Trockeneispartikel mit Druckluft beschleunigt und treffen auf das zu reinigende Material. Dadurch wird die zu entfernende Schicht lokal unterkühlt und versprödet. Nachfolgende Trockeneispartikel dringen in die Sprödrisse ein und sublimieren beim Auftreffen schlagartig. Das Kohlenstoffdioxid wird gasförmig und vergrößert dabei sein Volumen um etwa das 700 bis 1000-fache. Dabei sprengt es den Schmutz von der Oberfläche ab.
Trockeneis ist elektrisch nichtleitend, chemisch inert, ungiftig und nicht brennbar. Im Gegensatz zu anderen Strahlmitteln geht Trockeneis bei Umgebungsdruck ohne Verflüssigung direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.
Die Vorteile des Verfahrens
Die Vorteile dieses minimal-abrasiven Verfahrens liegen in der geringen Beeinträchtigung des zu reinigenden Materials sowie in der Tatsache, dass nach der Bearbeitung kein Reinigungsmedium zur Entsorgung zurückbleibt, da sich das CO2 gasförmig in der Umgebungsluft verflüchtigt. Das Verfahren hat sich aufgrund dieser Vorteile etabliert u. a. beim Reinigen von Gussformen oder Kernkästen. Grundsätzlich kann es eingesetzt werden zur Beseitigung von Farben, Gummi, Öl, Fett, Silikon, Wachs, bituminösen Beschichtungen, Trenn- und Bindemitteln sowie Klebstoffen.
Die Herausforderungen
Beim industriellen, manuellen Einsatz werden Nachteile des Verfahrens deutlich: Lärmentwicklung und Zeitaufwand.
Der beim Strahlen entstehende Lärm von bis zu 140 dB (A) ist vergleichbar mit dem Start eines Jets. Je nach Geometrie und Verschmutzung des Bauteils kann der manuelle, körperlich anstrengende Reinigungsprozess mehrere Stunden dauern.
Bei unsachgemäßem bzw. zu intensivem Strahlen kann die gestrahlte Oberfläche kurzzeitig einfrieren, wodurch eine Eisschicht entsteht, die nach dem Vorgang zu tauen beginnt, was bei metallischen Oberflächen Korrosion verursachen kann.
Beide Faktoren beinhalten Potential zur Verbesserung der Arbeitssicherheit, Effizienz und Qualität aufgrund der Wiederholbarkeit und Kosten.
Die Automatisierungslösung
Die von der Meissner AG entwickelte automatisierte Trockeneisreinigungsanlage besteht aus einem Roboter, einer Schallschutzkabine, einer CO2-Station zur Bereitstellung des Trockeneises und Aufnahmen zur präzisen Positionierung des Werkstücks.
Beim konkreten Anwendungsfall handelt es sich um eine Trockeneisreinigungsanlage zur Reinigung von Kernkästen, realisiert für die Firma BOSCH.
Anstelle des Mitarbeiters führt nun der Roboter die Strahllanze. Die Flexibilität der Anlage zeigt sich darin, dass derzeit 12 verschiedene Kernkastentypen gereinigt werden können. Durch die Offline-Programmierung wird die Verfügbarkeit nicht beeinträchtigt. Bei sich stark verändernden Verschmutzungsgraden kann eine punktuelle manuelle Nacharbeit erforderlich werden. Der Einsatz von Kamerasystemen und KI sind Potentiale zur Weiterentwicklung.
Zur Lärmeindämmung steht die Reinigungszelle in einer Schallschutzkabine, die den Schallpegel in direkter Umgebung von 140 dB(A) auf unter 75 dB(A) senkt.
Um eine Gefährdung aufgrund überhöhter CO2-Konzentration auszuschließen, wird das freigesetzte CO2 durch Bodenkanäle abgesaugt, eine kontinuierliche Überwachung des CO2-Gehalts regelt den Zutritt zur Anlage.
Eine optionale Werkstückerkennung mittels RFID, Codierung oder anderen Technologien ermöglicht die automatische Auswahl des entsprechenden Reinigungsprogramms, sodass Verwechslungen vermieden werden.
Die wesentlichen Vorteile der automatisierten Trockeneisreinigung:
- Hohe Verfügbarkeit 24 / 7
- Vorgaben der Arbeitssicherheit und Umweltbelange werden erfüllt
- Hohe Reproduzierbarkeit und gleichbleibende Qualität
- Reduzierung von Kosten- und Zeitaufwand.
Die Einsatzmöglichkeiten
Die automatisierte Trockeneisreinigung ergibt überall dort Sinn, wo Bauteile wiederkehrend (kontinuierlich) gereinigt werden müssen. Die Verfügbarkeit ermöglicht die unmittelbare Anwendung bei Bedarf oder in mannlosen Schichten.
Die breite Palette an Einsatzmöglichkeiten und die Flexibilität der Komponenten ermöglichen eine hohe Auslastung der Anlage.
Der innovative Einsatz von Automatisierungstechnologien macht die automatisierte Trockeneisreinigung zu einer wegweisenden Lösung in der industriellen Reinigung.
Die Umstellung auf diese fortschrittliche Reinigungstechnologie reduziert den ökologischen Fußabdruck, verbessert die Arbeitssicherheit und eröffnet Einsparpotenziale.
Die Meissner AG entwickelt die automatisierte Trockeneisreinigung entsprechend der Kundenanforderungen kontinuierlich weiter, um die Effizienz weiter zu steigern und das Verfahren auf sich ändernde Anforderungen anzupassen.
