Sauberkeitsprüfung
Die Sauberkeitsprüfung ist ein Verfahren zur Bewertung der Reinheit von Oberflächen, Bauteilen und Produkten, um deren einwandfreie Funktion und Qualität sicherzustellen. Das macht sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der industriellen Fertigung.
Inhaltsverzeichnis
- Sauberkeitsprüfung in der industriellen Produktion
- Rasche und zuverlässige Sauberkeitsprüfung bei Quality Analysis
- Welche Arten von Verunreinigungen werden bei der Sauberkeitsprüfung analysiert?
- Prozess der Sauberkeitsprüfung
- Auswertung der Prüfergebnisse
- Einsatzgebiete der Sauberkeitsprüfung
- Sauberkeitsprüfung kurz zusammengefasst
Sauberkeitsprüfung in der industriellen Produktion
Die Sauberkeitsprüfung ist ein zentraler Bestandteil der industriellen Fertigung. Sie stellt sicher, dass Bauteile und Produkte frei von Verunreinigungen wie Partikeln, Fasern sowie chemisch-filmischen und ionischen Rückständen sind. Besonders in sensiblen Bereichen wie der Automobil-, Elektronik-, Luftfahrt- und Medizintechnik ist höchste Reinheit entscheidend, da selbst geringste Rückstände die Funktionalität, Sicherheit und Lebensdauer von Produkten erheblich beeinträchtigen können.
Verunreinigungen beeinflussen mechanische und elektrische Eigenschaften negativ: Sie führen zu erhöhtem Verschleiß, vorzeitigem Bauteilausfall, Korrosion und Funktionsstörungen. Auch die Haftung von Beschichtungen und Klebstoffen kann erheblich leiden. In kritischen Anwendungen können solche Mängel sogar die Sicherheit der Endnutzer gefährden – etwa durch blockierte Ventile in hydraulischen Systemen oder Kurzschlüsse in der Elektronik.
Das Ziel der Sauberkeitsprüfung ist daher nicht nur die Einhaltung von Qualitätsstandards und Funktionsanforderungen. Sie hilft, Produktionsfehler zu vermeiden, Reparatur- und Garantiekosten zu senken sowie die Produktzuverlässigkeit und -lebensdauer nachhaltig zu steigern.
Rasche und zuverlässige Sauberkeitsprüfung
bei Quality Analysis
Als akkreditiertes Prüflabor analysieren wir die Sauberkeit von funktionsrelevanten Bauteilen, Baugruppen, Fluiden oder Systemen. Ob metallische oder nicht metallische Partikel, Fasern oder filmische und ionische Verschmutzungen an funktionellen Oberflächen – uns stehen alle dafür nötigen Extraktionsverfahren und Analysemethoden zur Verfügung.
- Erfassung und Extraktion partikulärer Verunreinigungen sowie filmischer und ionischer Rückstände mit qualitativen und quantitativen Methoden
- Korrelative Analyse von Partikeln und Rückständen durch Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), RAMAN- und FTIR-Spektroskopie sowie Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)
- Sauberkeitsprüfung für Kleinst- bis Großbauteile oder ganze Baugruppen
- Prüfung gemäß VDA 19/19.1, ISO 16232 sowie kundenspezifischen Normen und Spezifikationen
- Sauberkeitsprüfung im Reinraum nach DIN EN ISO 14644
- Beratung zur Verbesserung von Sauberkeitsprozessen in Unternehmen
Welche Arten von Verunreinigungen werden bei der Sauberkeitsprüfung analysiert?
Die Sauberkeitsprüfung umfasst die Analyse verschiedener Verunreinigungen, die während der Fertigung, beim Transport oder bei der Lagerung auf Bauteile gelangen können. Diese Rückstände lassen sich in vier Hauptkategorien unterteilt: partikuläre, filmische, chemische und ionische Verunreinigungen. Jede dieser Kategorien kann die Funktionalität und Zuverlässigkeit der Bauteile beeinträchtigen, weshalb ihre genaue Identifikation und Quantifizierung essenziell ist.
Partikuläre Verunreinigungen
(feste Partikel)
Zu den partikulären Verunreinigungen zählen feste Partikel wie Metallspäne, Staub oder Abriebpartikel. Sie entstehen durch Fertigungsprozesse, Transport oder unsachgemäße Handhabung und können die mechanische Funktion, die elektrische Leitfähigkeit oder die Dichtigkeit von Bauteilen negativ beeinflussen.
Filmische Verunreinigungen
(flüssige oder haftende Rückstände)
Unter die filmischen Verunreinigungen fallen Rückstände von Flüssigkeiten wie Schmiermitteln, Ölen oder Kühlmitteln. Sie können während der Produktion oder Montage auf die Bauteile gelangen. Filmische Verunreinigungen können die Haftung von Beschichtungen oder Klebstoffen verringern und zu Problemen bei der elektrischen Isolation führen.
Chemische Verunreinigungen
(reaktive Rückstände)
Chemische Verunreinigungen entstehen durch Reaktionen während des Fertigungsprozesses oder den Kontakt mit aggressiven Substanzen. Diese reaktiven Rückstände können Korrosion begünstigen oder Materialeigenschaften von Bauteilen negativ beeinflussen und dadurch die Lebensdauer verkürzen oder Funktionsstörungen verursachen.
Ionische Verunreinigungen
(elektrisch leitfähige Rückstände)
Ionische Verunreinigungen bestehen aus elektrisch geladenen Teilchen, die aus verschiedenen Quellen stammen können, etwa aus Reinigungsmitteln, elektrochemischen Prozessen oder Umwelteinflüssen. Diese Rückstände sind besonders problematisch in elektronischen Bauteilen, da sie Kriechströme, Korrosion oder elektrische Fehlfunktionen verursachen können.
Prozess der Sauberkeitsprüfung
Die Sauberkeitsprüfung ist ein präziser und reproduzierbarer Prozess, der sicherstellt, dass Bauteile und Systeme die hohen Anforderungen an technische Sauberkeit erfüllen. Sie umfasst mehrere gezielte Schritte zur Gewinnung, Trennung und Beurteilung von Verunreinigungen. Eine sorgfältige Planung und Durchführung sind essenziell, um verlässliche Messergebnisse zu gewährleisten. Auf dieser Basis lassen sich Verunreinigungen identifizieren, quantifizieren und Maßnahmen zur Prozessoptimierung definieren.
Im Folgenden werden die Hauptphasen der Partikelgewinnung und des Prüfprozesses beschrieben: Probenahme, Filtration und Analyse.
Probenahme
Die Probenahme ist der erste und entscheidende Schritt, da er sicherstellt, dass die entnommene Probe repräsentativ für das gesamte Bauteil oder System ist. Die Wahl der Methode richtet sich nach Geometrie, Material und Art der zu erwartenden Verunreinigungen.
Spülen
Bei der Spülmethode wird Flüssigkeit über die Oberfläche geleitet, um lose Partikel zu entfernen. Diese Methode ist schonend und ideal für große oder empfindliche Bauteile.
Spritzen
Die Spritzmethode eignet sich gut für Hohlräume, Bohrungen und bei festen Rückständen. Dabei wird Flüssigkeit gezielt und unter Druck auf das Bauteil aufgebracht.
Ultraschall
Besonders bei komplexen Geometrien kommt die Ultraschallmethode zur Anwendung. Dabei wird das Bauteil in Flüssigkeit mit Ultraschallvibrationen behandelt und so die Partikel gelöst.
Schütteln
Für die Schüttelmethode wird das Prüfobjekt mit Flüssigkeit befüllt und im Shaker mechanisch bewegt. Das Verfahren kommt zum Einsatz bei schwer zugänglichen Innenbereichen.
Saugen
Bei der Luftextraktion werden Partikel mit Unterdruck abgesaugt. Das Trockenverfahren ist für empfindliche Teile wie Filter oder Elektronik geeignet und findet meist in Schutzräumen statt.
Filtration
Nach der Probenahme erfolgt die Filtration, ein entscheidender Schritt zur Trennung und Erfassung der Verunreinigungen. Bei der Flüssigkeitsextraktion wird die Flüssigkeit, die die gelösten Partikel und Rückstände enthält, durch einen Filter geleitet. Dieser hält die Partikel zurück, sodass sie anschließend analysiert und quantifiziert werden können. Auch bei der Saugextraktion sammeln sich die abgelösten Partikel auf einem speziellen Filter und stehen für weitere Analysen bereit.
Analyse
Die Analysemethoden der Sauberkeitsprüfung sind vielfältig und darauf ausgerichtet, verschiedene Arten von Verunreinigungen zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Wahl der geeigneten Methode hängt von der Art der Verunreinigungen – partikulär, filmisch, chemisch oder ionisch – sowie von den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Branche ab. Im Folgenden werden die wichtigsten Methoden zur Sauberkeitsprüfung detailliert beschrieben.
Gravimetrische Analyse
Bei dieser Methode werden die extrahierten Partikel gewogen. Deren Masse eignet sich gut für eine erste, grobe Quantifizierung der Verschmutzung und liefert eine schnelle Einschätzung der Partikellast.
Lichtmikroskopie
Mit der Lichtmikroskopie werden die auf Filtermembranen abgeschiedene Partikel nach Größe, Form und optischen Eigenschaften – metallisch-glänzend, nicht-metallisch glänzend oder faserig – klassifiziert. Die Methode erlaubt eine schnelle visuelle Differenzierung, jedoch keine Materialanalyse.
Rasterelektronenmikroskopie (REM/EDX)
Die REM liefert hochauflösende Bilder von Partikelstrukturen. Durch die Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) kann die chemische Zusammensetzung der Partikel bestimmt werden. Dies ermöglicht eine detaillierte Material- und Herkunftsanalyse einzelner Rückstände.
Spektroskopische Verfahren
Die RAMAN-Spektroskopie eignet sich besonders zur Identifikation organischer Verunreinigungen wie Polymere, Lacke oder Schmierstoffe, da sie die molekulare Struktur der Verunreinigungen analysiert. Die FTIR-Spektroskopie dient der Untersuchung filmischer Rückstände und erkennt sowohl organische als auch anorganische Substanzen anhand ihrer chemischen Zusammensetzung.
Ionenchromatographie (IC) – Nachweis von Anionen und Kationen
Mit der Ionenchromatographie können ionische Rückstände wie Anionen (z.B. Chloride, Sulfate und Nitrate) und Kationen (z.B. Natrium und Kalium) qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Dies ist besonders wichtig, wenn Rückstände zu Korrosion oder elektrischen Problemen führen können, etwa in der Elektronik- oder Medizintechnik.
Kombination von Prüfmethoden – korrelative Partikelanalyse
Um eine präzise und umfassende Charakterisierung von Verunreinigungen zu ermöglichen, setzt Quality Analysis auf die korrelative Partikelanalyse. Dabei werden verschiedene Verfahren wie Lichtmikroskopie, REM-EDX, Raman- und FTIR-Spektroskopie sowie Ionenchromatographie gezielt kombiniert. Diese interdisziplinäre Herangehensweise erlaubt die ganzheitliche Bewertung von Partikeln hinsichtlich physikalischer Eigenschaften (z. B. Größe, Form, Struktur) und chemischer Zusammensetzung. So lassen sich nicht nur die Art der Verunreinigung, sondern auch deren Herkunft und potenzielle Wirkung zuverlässig beurteilen.
Auswertung der Prüfergebnisse
Die letzte Phase der Sauberkeitsprüfung ist die Auswertung und Interpretation der Analyseergebnisse. Hier werden die gewonnenen Daten mit den vorgegebenen Sauberkeitsspezifikationen und Normen abgeglichen, die je nach Branche, Bauteil oder System unterschiedlich definiert sind. Die Ergebnisse der Auswertung dienen unter anderem:
- als Entscheidungsgrundlage für die Freigabe oder Nachreinigung von Bauteilen gemäß den Sauberkeitsanforderungen
- zur Qualitätskontrolle und Prozessüberwachung, um Sauberkeitsziele dauerhaft einzuhalten
- zur Identifikation von Schwachstellen im Reinigungsprozess
- zur Ableitung gezielter Optimierungsmaßnahmen
- zur Dokumentation der technischen Sauberkeit für Kunden oder gesetzliche Vorgaben
Einsatzgebiete der Sauberkeitsprüfung
Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrt ist die technische Sauberkeit essenziell, um Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Sauberkeitsprüfungen helfen dabei, Verunreinigungen zu identifizieren, die die Leistung und Lebensdauer von sicherheitskritischen Systemen beeinträchtigen könnten. Dies ist besonders dort wichtig, wo kleinste Partikel gravierende Folgen haben, etwa bei hochpräzisen Baugruppen wie Triebwerken oder Steuerungen.
Automotive
In der Automobilindustrie ist die Sauberkeit von Getriebe- und Motorkomponenten wie Wellen oder Zahnrädern von höchster Bedeutung. Diese Komponenten müssen extremen Belastungen standhalten und dürfen keine Verunreinigungen aufweisen, die ihre Funktion beeinträchtigen könnten. Restschmutzanalysen werden daher häufig routinemäßig durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Teile den strengen Sauberkeitsanforderungen entsprechen.
Elektronikfertigung
In der Elektronikfertigung können sowohl organische als auch anorganische Partikel zu Funktionsstörungen, Kurzschlüssen oder vorzeitigem Ausfall führen – insbesondere bei empfindlichen Baugruppen wie Sensoren, Leiterplatten oder Steckverbindungen. Regelmäßige Sauberkeitsprüfungen und Restschmutzanalysen helfen dabei, kritische Verunreinigungen zu erkennen und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektronischer Komponenten gezielt zu erhöhen.
Medizin
Während in der Medizintechnik lange vor allem die mikrobiologische Hygiene im Vordergrund stand, rückt die partikuläre Sauberkeit zunehmend in den Fokus. Heute sind Sauberkeitsprüfungen unverzichtbar, um partikuläre Verunreinigungen an Implantaten, Instrumenten oder Stents zu identifizieren und die Produktsicherheit zu gewährleisten.
Sauberkeitsprüfung kurz zusammengefasst
Die Sauberkeitsprüfung ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätssicherung in der modernen Fertigung. Sie dient der Ermittlung des technischen Reinheitszustands von Bauteilen, Baugruppen und Produkten und ermöglicht die Bewertung, ob definierte Anforderungen erfüllt werden. Durch den Einsatz spezialisierter Prüfverfahren lassen sich Verunreinigungen erkennen, Produktionsfehler vermeiden und Anforderungen von Kunden oder Normen zuverlässig überprüfen.
