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  • 08. Dezember 2011

    Partikel – Kontamination im Montageprozess

    Innerhalb vieler Produktionsbereiche wird der Aufgabe, Bauteile vor Verunreinigungen zu schützen, größte Aufmerksamkeit zuteil. Sauberkeitsrelevante Produktionsunternehmen sind geradezu dazu gezwungen, kritische Verunreinigungen aus der Umgebung soweit wie möglich zu beherrschen. Nur so lassen sich mögliche Qualitätseinbußen mit weitreichenden Folgen zuverlässig unterbinden. Doch wodurch entstehen Partikel und welche Mechanismen verhindern deren Verbreitung?

    Innerhalb von Montageprozessen kann es zu schädigenden Partikel-Kontaminationen kommen (Foto: CleanControlling)

    Entstehung direkt am Bauteil

    Innerhalb von Montageprozessen kann es zu Partikel-Kontaminationen kommen. Aufgrund ihrer Größe und Form sowie der Materialbeschaffenheit können diese Partikeleinwirkungen bei Produkten durchaus ausgeprägte Funktionsbeeinträchtigung nach sich ziehen.

    Solche Partikel werden daher auch als funktionskritischer bewertet, als sedimentierte Partikel. Denn die während der Montageprozesse hergestellten Partikel entstehen direkt am Bauteil. Dies ist der Grund dafür, dass sie ein erhebliches Risiko für sauberkeitskritische Funktionsflächen bergen. Laut VDA 19 Teil 2 kann es beispielsweise beim Fügen oder automatischen Verschrauben von metallischen Bauteilen zu wesentlich kritischeren Einflüssen durch funktionsschädigende Partikel kommen, als dies etwa bei Sedimentationen von Fasern aus der Umgebungsluft der Fall ist. Diese Erkenntnis konnte bereits durch zahlreiche begleitende Untersuchungen bei der Erstellung der Publikation VDA 19 Teil 2 untermauert werden.

    Partikel – Kontamination verhindern

    Partikel-Monitoring

    Partikel können in sauberkeitsrelevanten Bereichen enormen Einfluss ausüben (Foto: CleanControlling)

    Für den Bereich Mikroelektronik gelten solche kritischen Kriterien ganz besonders in Hinblick auf anfallende Submikrometerpartikel. Solche Partikel müssen daher entweder aus der Umgebungsluft herausgefiltert oder aus Prozess-Medien wie etwa Gase und Flüssigkeiten filtriert werden. Nur so lässt sich eine Kontamination beim Kontakt mit Produkten vermindern.

    Die Verfahrenstechnik zur Partikel Messung bietet vielfältige Möglichkeiten, um noch so feinen Mikropartikeln auf die Spur zu kommen. Welche Verfahren hierzu unter anderem zum Einsatz kommen, haben wir in unserem Beitrag „Verfahren zur Partikel Messung“ ausführlich dargestellt. Im VDA 19 Teil 2 wird explizit auf die besonders kritischen Aspekte innerhalb der Montage sowie dem Umfeld innerhalb der Automobil- und Zulieferindustrie hingewiesen. Hierzu zählt vor allem die Erzeugung von Partikeln direkt an den Bauteilen und Baugruppen bedingt durch Füge- , Schraub-, Spann- und weitere Montage-Prozesse. Stellenwert hat laut Publikation des VDA 2 jedoch auch der Logistik-Bereich. Demnach können beispielsweise Verunreinigungen durch Abrieb zwischen Materialien zur Verpackung und Bauteilen zu äußerst kritischen Ergebnissen führen.

    Partikel – Quellen der Verunreinigung

    Partikel unter dem Mikroskop

    Direkt am Bauteil entstehende Partikel nehmen eine besonders kritische Stellung ein (Foto: CleanControlling)

    Generell hängt eine Bewertung der jeweiligen Partikelquelle von einer Vielzahl an Faktoren ab. Hierzu zählen Gegebenheiten innerhalb der Produktion ebenso, wie Reaktionen der Bauteile und Baugruppen auf spezielle Partikelverunreinigungen. Diese sollte in jedem Einzelfall einer Prüfung unterzogen werden.

    Besondere Bedeutung haben solche Prüfungen auch im Hinblick auf Neuplanungen sauberkeitsrelevanter Bereiche sowie optimierte Ausgestaltungen bereits bestehender Bereiche in der Sauberfertigung. Hierbei sollten alle potentiellen und als kritisch anzusehenden Partikelquellen mit zum Ansatz gebracht werden.

    Mögliche Partikelquellen sind:

    • Montageprozesse wie Fügen, Schrauben, Nieten, Klipsen
    • Abrieb und Verschleppung von Partikeln innerhalb von Vereinzelungen von Bauteilen und automatischen Transportstrecken
    • Abrieb an Montagevorrichtungen beim Rüsten der Prozesseinrichtung
    • Partikelverschleppung durch Personal
    • Partikeleintrag durch verschmutzte Verpackung
    • Abrieb zwischen Verpackung und Bauteil
    • Staub in der Umgebungsluft
    • Partikeleintrag durch Nacharbeitsprozesse

    Größe der Partikel bestimmt Schäden

    Partikel

    Schädigende Partikel müssen aus der Luft oder mittels bestimmter Medien herausgefiltert werden (Foto: CleanControlling)

    Die Automobil- und Zulieferindustrie nimmt in Hinblick auf sauberkeitsrelevante Aspekte anderer Reinraum-Branchen eine Sonderstellung ein. Denn hier spielt der Größenbereich jener Partikel eine maßgebliche Rolle, in dem die gefertigten Bauteile- und Gruppen funktionell auf die störenden Partikeleinflüsse reagieren.

    Festgestellt wurde (Stand 2010), dass im überwiegenden Fall besonders einzelne, kompakte Partikel in einer Größenordnung von 200 und 1000 µm, ggf. auch größer, als Ursache für mögliche Ausfalle bei Bauteilen und Baugruppen verantwortlich sind. Entsprechend wird auch die Spezifikation der Sauberkeit ausgelegt.

    Ballistische Partikel und luftgetragenes Material

    Partikel, die sich in diesen Größenordnungen bewegen, unterliegen normalerweise den Kriterien der Schwerkraft. Sie werden auch als ballistische Partikel bezeichnet, solange ihre Reichweite in der umgebenden Luft begrenzt ist. Werden die Partikel jedoch sehr klein und leicht, so können sie sich als dann luftgetragene Partikel über längere Zeiträume in der Luft halten und sind dort mobil. Dann – im flugfähigen Zustand – können Partikel mittels Filtration der umgewalzten Umgebungsluft filtriert und somit auch beherrscht werden.

    Partikel-Tabelle

    Verweise:

    VDA 19 Teil 2 – Technische Sauberkeit in der Montage
    Reinraumtechnik – Interview mit Dr. Lothar Gail
    Auf der Jagd mit Partikelfallen
    Verfahren zur Partikel Messung
    EDX-Analyse zur Partikel Messung
    CO2-Reinigung zur Erzielung von sauberen Bauteilen
    CO2-Schneestrahltechnik – Interview mit Dipl.-Ing. Hans-Jörg Wössner


    Verfasst von Ursula Pidun

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