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Hohe Sauberkeitswerte für enorme Teilevielfalt: MAFAC PALMA bei der Trumpf GmbH

Die TRUMPF Laser GmbH in Schramberg geht in die Wiederholung: Wegen des stetig wachsenden Teileaufkommens und steigender Sauberkeitsanforderungen ließ das Technologieunternehmen jüngst eine zweite Teilereinigungsanlage des Typs PALMA von MAFAC installieren. Wie schon die erste MAFAC PALMA ist auch die neue mit diversen Besonderheiten ausgestattet.
Seit einigen Wochen ist die zweite Anlage bei Trumpf Laser in Schramberg in Betrieb und ist auch wie die 2012 installierte Anlage innerhalb der Prozesskette aufgestellt. Dort werden bis zu 10.000 verschiedene Werkstückarten in vielen Größen, Werkstoffen und Geometrien ausnahmslos unter Reinraumbedingungen montiert. Diese feinmechanischen Bauteile kommen vorab in die MAFAC PALMA zur Reinigung, bis sie schließlich zu Festkörperlasern verbaut werden. Da dies auch für die zweite Reinigungsanlage eine extreme Teilevielfalt mit hochkomplexen Geometrien und vielen Werkstoff-Varianten bedeutet, wurde das neue Reinigungssystem individuell an den Bedarf von TRUMPF Laser angepasst und speziell auf die Bedingungen der Reinraumproduktion ausgerichtet.


Die Trumpf Laser GmbH
Die Trumpf Laser GmbH wurde 1972 als Unternehmen für Lasertechnologie in Schramberg gegründet und wird seit 1992 als Mitglied der TRUMPF-Gruppe geführt. Speziell an diesem Standort des weltweit führenden Herstellers für industrielle Laser und Lasersysteme, an dem derzeit etwa 1200 Mitarbeiter tätig sind, werden Festkörperlaser für die Materialbearbeitung entwickelt und produziert. Die TRUMPF Festkörperlaser ermöglichen eine große Bandbreite an Anwendungen in der industriellen Materialbearbeitung. Sie werden mit ihrem Leistungsspektrum zwischen 20 und 16.000 Watt zum Schweißen, Schneiden, Bohren oder für die Mikrobearbeitung eingesetzt. So breitgefächert wie das Anwendungsspektrum ist auch der Kundenkreis von TRUMPF in Schramberg.


Reinigen – ein wichtiger Prozess für die Lasertechnik
„Reinigen ist bei uns ein wichtiger Schlüssel-Prozess. Wenn der nicht funktioniert, dann funktionieren unsere Laser auch nicht“, sagt Christof Fehrenbach, Prozessentwicklung bei TRUMPF Laser. Aufgrund der optischen Elemente im Laser werden immer höhere Anforderungen an die Bauteilsauberkeit gestellt, sowohl filmisch als auch partikulär. „Dies gilt vor allem für unsere laserstrahlführenden Komponenten, die absolut rückstandsfrei sein müssen“, so Fehrenbach. Aus diesem Grund werden die Festkörperlaser unter Reinraumbedingungen gefertigt. Die Reinigungsanlage wird dadurch Teil eines sensiblen Fertigungsbereichs, in dem sie zusätzlich eine extreme Teilevielfalt abdecken muss. Die Teilegrößen liegen bei einem Durchmesser von einem Millimeter bis hin zu einer Teilegröße von 500 mal 300 mal 250 Millimetern. Viele der zu reinigenden Werkstücke weisen hochkomplexe Geometrien wie kleinste Bohrungen auf und sind aus unterschiedlichen Materialien wie Aluminium, Messing, Kupfer, Bronze, Edelstahl, NE-Metall und hochwertigen Kunststoffen.


Gute Erfahrungen sprechen für die neue MAFAC PALMA
Diesen hohen Anforderungen hält die MAFAC PALMA seit ihrer Inbetriebnahme im Jahr 2012 überdurchschnittlich Stand. Die Entscheidung für die Anschaffung einer Zweitanlage derselben Ausführung fiel daher leicht: „Seit über sechs Jahren arbeitet die Reinigungsmaschine äußerst zuverlässig und bewältigt einen hohen Durchlauf bei gleichbleibend hoher Reinigungsqualität“, erklärt Fehrenbach. Auch die Erkenntnisse, die das Fertigungsteam in Schramberg aus den vielen Sauberkeitsanalysen der letzten Jahre und Monate gesammelt hat, sprachen wieder für ein System auf wässriger Basis. So baute man bei der Zweitanschaffung schließlich auf den Erfahrungen von 2012 auf und war in der Lage, der neuen Anlage Prozessschritte hinzuzufügen, mit denen eine noch höhere Bauteilsauberkeit erreicht werden kann. Dies betrifft vor allem kleine und tiefe Gewindebohrungen: „Die Prozessverifizierung war dieses Mal wesentlich einfacher als im Jahr 2012, da wir die erreichbare Teilesauberkeit sowohl partikulär wie auch filmisch bereits kannten“, so Fehrenbach. Darüber hinaus schätzt man die räumliche Nähe zu MAFAC in Alpirsbach und hat zudem die hohe Fachkompetenz der Anwendungstechniker in positiver Erinnerung.


Die Ausstattungsmerkmale der MAFAC PALMA
Wie die Anlage aus dem Jahr 2012 ist auch die neue MAFAC PALMA keine Maschine von der Stange. Sie wurde baugleich zu der im Jahr 2012 beschafften Anlage konzipiert und fällt ebenfalls höher, länger und schwerer als das Grundmodell aus. „Die identische Bauweise der zweiten Anlage verschafft uns den Vorteil, dass wir nur ein Ersatzteilpaket bevorraten müssen. Ebenso sind die Verbrauchsmaterialien wie Filter und anderes Zubehör dieselben, was uns den technischen Unterhalt enorm erleichtert“, erklärt Christof Fehrenbach. Wegen des hohen Teileaufkommens und den unterschiedlichen Chargen wurde die Reinigungszelle vergrößert, so dass zwei Aufnahmekörbe nebeneinander Platz finden. Das Reinigungsgut wird manuell in mehreren Kleinchargen sauber nebeneinander aufgestapelt. Dabei sind die Teile in den Körben mithilfe eines ausgefeilten Kennungssystems markiert, damit sie nach der Reinigung dem jeweiligen Bearbeitungsschritt korrekt zugeordnet werden können.
„Es ist eine hohe Teilevielfalt, die am „Knotenpunkt Reinigungsmaschine“ zusammenkommt. Unsere Mitarbeiter müssen sehr genau arbeiten, damit sich der nächste Prozessschritt reibungslos anschließen kann“, weiß der TRUMPF Experte. Genauso gründlich muss der Reinigungsprozess erfolgen. Damit die Teileoberflächen die hohen Reinheitswerte erfüllen, ist die Anlage zugunsten der Pflege des Reinigungs- und Spülwassers mit vier Mediumtanks ausgestattet. Die Kaskadierung der ersten drei Tanks reduziert die Medienverschleppung und vermeidet dadurch die Rückverschmutzung durch abgelöste Partikel und Verunreinigungen im Medienkreislauf. Zu diesem Zweck sind alle drei Mediumtanks mit mehreren abgestuften Kerzenfiltern im Vollstrom sowie im Bypass ausgestattet. Dadurch werden die Medien permanent filtriert und die MAFAC PALMA verfügt über nahezu beliebig lange Badstandzeiten, in denen die hohe Reinigungsqualität im Dauerbetrieb gewährleistet bleibt. Ebenfalls Teil der permanenten Wasseraufbereitung ist der eingebaute Koaleszenzölabscheider. Durch ihn werden eingetragene Fremdstoffe vom Medium abgeschieden und in einem separaten Behälter gesammelt. Zusätzlich sind für die Heißluft- und Drucklufttrocknung hochwertige Luftfilter eingebaut. Einen weiteren Beitrag leisten eine Wasseraufbereitungs- und eine Umkehrosmoseanlage, über die die Frischwasserbefüllung und Bypass-Wasseraufbereitung erfolgt. Das in Tank zwei und drei befindliche VE-Wasser weist somit einen extrem niedrigen Leitwert auf. Mediumtank vier sorgt abschließend für eine weitere Wasseraufbereitung.
Von besonderer Bedeutung für die Reinraumumgebung ist das vollautomatische Transfersystem der Maschine. Es enthält einen Aufzug, über den die Beschickungskörbe in die Reinigungszelle der Maschine transportiert werden. Die Befüllung der Beschickungskörbe erfolgt auf Tischhöhe. „Das war aus ergonomischen Gründen eine der Vorgaben von TRUMPF“, meint Sascha Klos, Außendienstmitarbeiter bei MAFAC. Nach Abschluss der Reinigung gelangen die Teile über Aufzug und geschlossenes Transfersystem in eine Pufferzone mit Mini-Flowboxen für bis zu sechs Körbe. Dort wird das Reinigungsgut mit Reinraumluft durchströmt, so dass die gereinigten Teile bis zur Weiterverarbeitung unter Reinraumbedingungen zwischengelagert sind.


Ein Programm für höchste Anforderungen
„Da jede Korbcharge Werkstücke mit höchsten Sauberkeitsanforderungen enthält, läuft im Grund immer nur ein Programm, nämlich das für die höchste Sauberkeitsstufe. Falls erforderlich, ist es selbstverständlich möglich, eine Vielzahl von Programmen in der MAFAC PALMA zu hinterlegen und anzuwählen, zum Beispiel bei sortenreinen Chargen mit speziellen empfindlichen Beschichtungen oder Legierungen“, erläutert Fehrenbach.
Konkret sieht der Ablauf des Reinigungsprozesses und der Einsatz der drei Reinigungstanks wie folgt aus: Die Reinigung der Bauteile erfolgt durch ein Spritzfluten mit dem Medium aus Tank eins, dem ein hochkonzentrierter Reinigungszusatz zugegeben ist. Dabei kommt der optional für die MAFAC PALMA erhältliche Ultraschall zum Einsatz. Es folgt ein Spülprozess mit dem Medium aus Bad zwei. Das Spülwasser wird anschließend in Bad eins abgeleitet. Um den hohen Sauberkeitsanforderungen gerecht zu werden, folgen verschiedene weitere Spülprozesse. Bei allen Nassprozessen kann die Reinigungskammer komplett geflutet werden. Während der gesamten Programmphase ist das Korbaufnahmesystem in einer leichten Wippbewegung bei rotierendem Spritzsystem. In der MAFAC PALMA wird die von MAFAC entwickelte patentierte Verfahrenstechnik des Spritzflutens in vollem Umfang genutzt.
An die Reinigungsphase schließt sich die Trocknung an. Dabei kommt das Impuls- und Heiß-Blassystem zum Einsatz. Die Werkstücke werden über ein rotierendes Blassystem impulsartig mit hochreiner Druckluft abgeblasen und gleichzeitig oder wahlweise mit feinstgefilterter Heißluft beaufschlagt. Die finale Trocknung der Teile erfolgt mit einer ebenfalls vom Standard abweichenden sehr leistungsstarken Vakuumpumpe. Als weitere Sonderausstattung wurde die Anlage mit einer Düsensteuerung des Spritz- und des Trocknungsarms ausgestattet. Dadurch kann nicht nur die Bewegung des Korbes, sondern auch die des Spritz-Trocknungsarmes frei programmiert werden.


Hohe Sauberkeitswerte für die Teile, Entlastung für die Mitarbeiter
Mit der MAFAC PALMA haben die Prozessverantwortlichen bei TUMPF ein Grundlagenmodell gefunden, das in Serie bereits sehr viele Optionen und Ausstattungsmöglichkeiten anbietet. Diese wurden teils vollständig ausgeschöpft und durch weitere Extras ergänzt. Das Ergebnis ist eine hochwertige Lösung zur Feinstreinigung. Mit der Neuanschaffung werden auch die Mitarbeiter stark entlastet: Die ältere MAFAC-Reinigungsanlage von TRUMPF lief durch das hohe Auftragsvolumen in den letzten Monaten im Zwei-Schicht-Betrieb. Durch die Beschaffung einer zweiten, baugleichen Anlage kann vorerst wieder in den Ein-Schicht-Betrieb zurückgekehrt werden, womit die dort tätigen Mitarbeiter sehr zufrieden sind.



Bericht als pdf

Stand: Juni 2018

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