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  • 04. April 2013

    Partikelfallen – Vorgehensweise beim Messen

    Die sichere Sauberkeitskontrolle sensibler Umgebungen im Montageprozess hat Priorität. Zur Messung der sauberkeitsrelevanten Einflüsse kommen sogenannte Partikelfallen zum Einsatz. Herabfallende Partikel werden damit aufgefangen, fixiert und einer Analyse zugeführt. Die korrekte Vorgehensweise beim Messen wird in VDA 19 Band 2 präzise festgelegt.

    Partikelfalle

    Mikroskopische Auswertungen von Partikeln in der Technischen Sauberkeit (Foto: nicolas / istockphoto.com

    Volker-Burger

    Dipl.-Ing. (FH) Volker Burger, CleanControlling (Foto: CC)

    Verunreinigungen innerhalb der Sauberfertigung im Montageprozess können zu maßgeblichen Qualitätseinbußen führen. Der Einsatz von Partikelfallen bietet daher eine zuverlässige Methode zur Charakterisierung von Partikeleinträgen.

    Dies dient zum einen einer verlässlichen Bewertung hinsichtlich des Verschmutzungsrades. Zum anderen werden nach der professionellen Analyse, die durch zertifizierte Unternehmen wie etwa CleanControlling mit Sitz in Emmingen-Liptingen (BW) durchgeführt werden, Maßnahmen und Strategien festlegt, die Verschmutzungen sicher unter Kontrolle zu halten.

    Partikel befinden sich beispielsweise an Bauteil-Oberflächen oder generieren sich innerhalb von Umgebungsprozessen. Die dauerhafte Fixierung der Partikel bildet die Grundlage des Prinzips der Partikelfallen.

    Grundlage des Prinzips der Partikelfallen

    Dabei können die Fallen sowohl zur Charakterisierung eines Prozesses als auch zur Überwachung der Umgebungssauberkeit eingesetzt werden.Da sich Partikelfallen individuell und zielgerichtet an den jeweiligen Orten der Verschmutzung einsetzen lassen, liefern die entsprechenden Analysen sehr genaue Werte zur Kontamination der sensiblen Bereiche.

     
    Partikelfalle und Winkel-Partikelfalle:

    Fotos: CleanControlling; Animation: Sauberkeit & Reinraum
     

    Um die mit dem bloßen Auge nicht immer erkennbaren Mikropartikel mit Hilfe von Partikelfallen aussagekräftig zu analysieren und verlässliche Messdaten erheben zu können, bedarf es einer korrekten Handhabung. Die Vorgehensweise beim Messen wird im VDA 19 Band 2 präzise beschrieben. Zur Sicherung bestmöglicher Ergebnisse müssen die einzelnen Schritte, wie etwa das Aufstellen und die Aktivierung der Partikelfallen, das Einhalten der Expositionszeit, Transportkriterien sowie vorbereitende Maßnahmen zu späteren Analysen sorgfältig ausgeführt werden. Dies beginnt bereits bei der Positionierung. So wird im VDA 19 Band 2 empfohlen, die Partikelfallen sehr nahe „an (und unter) die potentielle Partikelquelle (z. B. Fugeprozess)“ zu platzieren, damit generierte Partikel in der Partikelfalle sedimentieren. Zur weiteren Vorgehensweise werden in der Publikation VDA 19 Band 2 folgende Schritte empfohlen:

    Schritt 1: Aufstellen der Partikelfalle

    Partikelfallen

    Partikelfallen zur Messung in sensiblen Umgebungen (Foto: CC)

    • Waagerechte Anbringung der Partikelfalle, um eine Messung sedimentierender Partikel zu ermöglichen
    • Sollte Gefahr bestehen, dass die Partikelfalle während der Mess-Zeit verrutscht, so wird die Fixierung auf der Unterseite mit doppelseitigem Klebeband in der Größe von 1 x 2 Zentimetern empfohlen. Gewarnt wird vor einer vollflächig doppelseitigen Fixierung mit Klebeband, da sich das spätere Ablösen damit schwierig gestaltet und der Kunststoffträger brechen kann.
    • Sofern Partikelfallen zur Charakterisierung der Prozesse zum Einsatz komme und damit nicht der Überwachung der Umgebungssauberkeit dienen, sollte die Platzierung stets „unterhalb und so nahe wie möglich an der zu untersuchenden Partikelquelle“ fixiert werden. Damit wird ein Partikeltransport durch Schwerkraft gewährleistet.
    • Partikelfallen lassen sich statisch am Ort oder aber auch beweglich, wie etwa auf Werkstückträgern oder in Transportverpackungen anbringen.
    • Es empfiehlt sich bei Bedarf, Partikelfallen mit Kennzeichen wie etwa Warnschildern zu versehen. Dadurch lässt sich die Entfernung der Partikelfallen durch nicht informiertes Personal vermeiden.

    Schritt 2: Aktivieren der Partikelfalle

    • Partikelfallen im speziellen Beschriftungsfeld mittels wasserfestem Stift eindeutig kennzeichnen. So lässt sich bei der späteren Messung die Zuordnung des Messortes sicherstellen.
    • Anschließend erfolgt die Abnahme des transparenten Deckels. Dieser muss bis zum Ende der Messung und dem Wiederschließen der Partikelfallen sauber verpackt aufbewahrt werden (z.B. in einem neuen PEBeutel). Bei einer Verunreinigung drohen verfälschte Messergebnisse, wie sie etwa dann entstehen, wenn Partikel beim Verschließen der Partikelfallen auf das Sedimentationsfeld geraten.
    • Partikelständer

      Messständer von CleanControlling (Foto: CC)

    • Es folgt das Abziehen der oberen Schutzfolie, die später entsorgt werden kann, da sie nicht mehr benötigt wird. Dabei sollte die schützende Folie mittels Pinzette vom Rand der Messfläche her angehoben und dann abgezogen werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die klebrige Messfläche keinesfalls beschädigt oder gar verunreinigt wird. Nunmehr ist die Partikelfalle einsatzbereit und die sedimentierenden Partikel werden gesammelt.

    Schritt 3: Expositionszeit

    • Die Messzeiten können – je nach zu untersuchender Quelle der Partikelquelle – unterschiedlich sein, Erfahrungswerte zeigen, dass sich in der Montage von Automobil-Bauteilen Messzeiten von einer Woche bewährt haben. Dabei wird davon ausgegangen, dass es sich nicht um ein „übermäßiges Partikelaufkommen durch spannende, schleifende oder strahlende Prozesse“ handelt. Immer dann, wenn es sich um einen ganz speziellen Messvorgang handelt, der zeitgebunden ist, ergibt sich die Mess-Zeit aus der Dauer des Vorgangs. Dies ist beispielsweise beim Umlauf von Warenträgern oder Transporten von einem Ort zum andern der Fall.
    • Es darf nicht in die Partikelfalle gefasst werden und nicht repräsentative Vorgehensweisen sollten oberhalb der Falle vermieden werden.

    Schritt 4: Deaktivieren der Partikelfalle, Transport zur Analyse

    • Zum Schließen der Partikelfallen kommt der zuvor sauber aufbewahrte, transparente Kunststoffdeckel zum Einsatz. Die Abdeckung sollte bis zur Auswertung sicher vor einem versehentlichen Öffnen geschützt werden. Dies lässt sich mittels Fixierung mit einem Klebestreifen oder speziellen formschlüssigen Verpackungen in einer Schachtel realisieren.
    • Die Partikelfallen sind nunmehr „entschärft“. Damit werden Partikel nicht weiter gesammelt.
    • Partikelfallen-EDX

      Zur Analyse von Partikeln reicht ein Lichtmikroskop nicht aus. (Foto: www.Foto-Fine-Art.de / Pixelio.de)

    • Der Transport zur Auszählung mittels automatisierter Mikroskope sollte mit größter Sorgfalt erfolgen. Zwar sind die Partikel aufgrund einer Klebschicht fest gebunden. Dennoch kann bei groben Erschütterungen nicht ganz ausgeschlossen werden, dass sich Partikel von der Messfläche lösen. Ob dies ggf. geschehen ist, sollte vor Öffnung der Partikelfallen überprüft werden.

    Schritt 5: Analyse

    • Die eigentliche Auswertung der Partikelfallen und damit die Bestimmung der Größenverteilung der Partikel erfolgt mittels jener automatisierten Mikroskope, die auch zur Auswertung von Analysefiltern im Bereich Bauteilsauberkeit zur Verwendung kommen. Voraussetzung hierzu ist eine Auflichtbeleuchtung. Hierbei können die Einstellungen und Auswerteprogramme zur Verwendung kommen.
    • Zur Analyse muss der spezielle Mikroskop-Tisch über einen Halter zur Aufnahme und Fixierung der Partikelfallen verfügen.
    • Sofern polarisiertes Licht zum Einsatz kommt, so müssen die Deckel der Partikelfallen zur mikroskopischen Auszählung offen sein. Es ist darauf zu achten, dass Verunreinigungen der Kollektor-Flächen sicher vermeiden werden.
    • Die geöffneten Partikelfallen können auch weiteren Untersuchungen wie etwa REM EDX zugeführt werden.

     
    CleanControlling bietet ein zertifiziertes Labor zur Partikelanalyse:

     
    Quelle (Vorgehensweise beim Messen): VDA 19 Band 2

    Verweise:
    Korrelative Mikroskopie zur Partikel-Analytik
    Mikrotomographie zur Partikel-Analyse
    Partikel – Störgrößen bei Messverfahren
    Der „Illig“-Wert
    Gravimetrie – Wägen im Mikrogramm-Bereich
    Auf der Jagd mit Partikelfallen
    Verfahren zur Partikelmessung
    EDX-Analyse zur Partikel-Messung
    Der „Illig“-Wert
    Verfahren zur Partikel-Messung
    EDX-Analyse zur Partikel-Messung
    Bauteilsauberkeit – Messen von Sauberkeitseinflüssen



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