Fraunhofer IGCV (Augsburg) und Fraunhofer IVV (Dresden) entwickeln im Projekt UltraRein zusammen die erforderliche Sensorikausstattung für Ultraschallreinigungsanwendungen im Hinblick auf eine autonome und intelligente Prozessführung. Mit Hilfe bestehender und neuartiger Sensoren können nahezu alle Aspekte eines modernen Reinigungsprozesses im Ultraschallbad bestimmt werden. Zunächst werden die jeweils stärker relevanten von den untergeordneten Ultraschallreinigungsparametern getrennt und die Sensorik darauf abgestimmt. Durch die Erfassung der Sauberkeit von einfachen bis hin zu komplexen Musterbauteilen (siehe Bild 1 Laserfluoreszenzaufnahme) entstehen eine Vielzahl an Datensätzen, die im Folgenden von einem intelligenten Algorithmus mit den Reinigungs- und Waschbadparametern korreliert werden.

Quarzmikrowaage misst Reinigungswirkung von Ultraschall

In diesem Zuge kommt erstmalig eine sogenannte Quarzmikrowaage als Erosionssensor zur Messung der lokalen Ultraschallreinigungswirkung im Waschbad zum Einsatz, welche am Fraunhofer IVV hin zu einem Prototyp entwickelt wurde. Hierbei lag das Augenmerk auf der Auswahl eines partikelhaltigen Lackes, aus dessen Abtrag die Erosionswirkung bestimmt wird (siehe Bild 2 Beschichtung Quarzmikrowaage), der Verfahrensentwicklung zum reproduzierbaren Aufbringen des Lackes und dem Entwurf der Messelektronik. Beim IGCV in Augsburg wurden und werden diverse Versuche an Musterbauteilen durchgeführt, mit denen eine Datenbank von verschiedenen Verschmutzungsarten, Reinigungsparametern und Badparametern aufgebaut wird. Darauf basierend wird unter Anwendung von Künstlicher Intelligenz ein Datenauswertealgorithmus entwickelt, der die Ergebnisse zur erreichten Sauberkeit mit den Reinigungs- und Waschbadparametern korreliert.

Ressourcenschonende und automatisierbare Reinigungsprozesse

Dies bildet die Basis für die Ableitung von Ursache-Wirk-Zusammenhängen und die Auslegung von ressourcenschonenden Ultraschallreinigungsprozessen. Damit werden Parameteroptimierungen für bestehende Reinigungsaufgaben sowie Sauberkeitsvorhersagen möglich werden. Perspektivisch ist die Einbindung in die Anlagensteuerung vorgesehen, sodass durch eine automatische Überwachung und Auswertung adaptive Reinigungsprozesse realisiert werden. Außerdem wird der Umfang der erforderlichen Sensorik auf ein Minimum reduziert, sodass entweder eine Integration in bestehende Anlagen erfolgen kann oder als ein mobiles Messsystem zur Einmessung eines Ultraschallreinigungssystems zum Einsatz kommt.

Insgesamt profitieren durch die Projektergebnisse sowohl Hersteller von Reinigungsanlagen, die ihre Anlagen und Verfahren nun besser an die Kundenwünsche anpassen können, sowie deren Kunden, die den für ihre Anwendung erforderlichen Sauberkeitsgrad mit möglichst niedrigem Einsatz von Zeit, Energie und Reinigungsflüssigkeiten erreichen.