Kunststoffbauteile mit CO2-Schnee in einem Prozess trocken entgraten und reinigen

Der Einsatz von Kunststoffen kennt heute praktisch keine Grenzen. Von der Medizintechnik über den Fahrzeugbau und die Elektronik bis zum Haushalts- und Freizeitbereich ermöglichen die polymeren Alleskönner innovative Lösungen. Doch unabhängig davon, ob Bauteile spritzgegossen oder mechanisch bearbeitet werden, auf der Oberfläche befinden sich Rückstände, die für eine qualitativ hochwertige Weiterverarbeitung beziehungsweise eine einwandfreie Funktion der Werkstücke und Komponenten entfernt werden müssen. Geht es dabei um Grate und Rückstände von Bearbeitungsmedien ist die quattroClean-Technologie der acp systems AG bei harten und spröden Kunststoffen wie Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK) eine effektive und effiziente Entgrat- und Reinigungsalternative.

Umweltverträgliche, wirkungsvolle und trockene Bearbeitung

Das modular aufgebaute quattroClean-System arbeitet mit flüssigem und praktisch unbegrenzt haltbarem Kohlendioxid, das als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen und der Energiegewinnung aus Biomasse entsteht. Das CO₂ gilt daher als umweltneutral, es ist nicht brennbar und ungiftig.

Für den Entgrat- und Reinigungsprozess wird das Kohlendioxid durch die verschleißfreie Zweistoff-Ringdüse des quattroClean-Systems geleitet, entspannt beim Austritt aus der Düse und wird zu feinem CO₂-Schnee. Dieser wird durch einen ringförmigen Mantelstrahl aus Druckluft gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des gut fokussierbaren, minus 78,5° C kalten Schnee-Druckluftstrahls auf die zu bearbeitende Teileoberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Lösemittel- und Sublimationseffekt.

Die Entgratwirkung basiert einerseits auf dem thermischen Effekt. Durch die Schockabkühlung verspröden die Grate. Andererseits kommt es während des Phasenübergangs des CO₂-Schnees von fest zu gasförmig zu einer rund 600-fachen Volumenvergrößerung. Dadurch entstehen Mikro-Druckwellen, die sich mit hoher Geschwindigkeit ausbreiten. Die dabei auftretende Kraft reicht aus, um die Grate von den Bauteilen zu entfernen.

Aus der Kombination der vier Wirkmechanismen resultiert gleichzeitig eine effektive und homogene Reinigungsleistung. Sie entfernt teilchenförmige Verunreinigungen wie die abgelösten Grate, Staub und Partikel ebenso prozesssicher und reproduzierbar wie filmische Kontaminationen, beispielsweise Reste von Trennmitteln und Silikonen. Die Entgratung und Reinigung erfolgen materialschonend, so dass auch empfindliche, sehr filigrane und fein strukturierte Oberflächen bearbeitet werden können.

Abgelöste Grate und Verunreinigungen werden durch die aerodynamische Kraft der Druckluft von der Bauteiloberfläche abgeführt und durch eine in die Bearbeitungszelle integrierte Absaugung abtransportiert. Da das CO₂ sublimiert, sind die Werkstücke nach der Bearbeitung trocken und können sofort weiterverarbeitet oder verpackt werden.

Kosteneffiziente Lösung – auch für die Fertigungsintegration

Der skalierbare quattroClean-Prozess lässt sich effizient und platzsparend an unterschiedliche Bauteilgeometrien anpassen und ermöglicht eine partielle oder ganzflächige Bearbeitung. Die Prozessparameter wie Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid, Strahlbereich und Strahlzeit werden durch Versuche im Technikum von acp systems exakt auf die jeweilige Applikation, die Materialeigenschaften sowie die zu entfernenden Grate und Verunreinigungen abgestimmt. Sie können als teilespezifische Programme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden.

Angepasst an die jeweiligen Entgrat-, Sauberkeits- und Taktzeitvorgaben realisiert acp systems auf Standardmodulen basierende, maßgeschneiderte Anlagenkonzepte, die als Standalone-Lösungen oder fertigungsintegriert beziehungsweise in verketteten Produktionsumgebungen betrieben werden können. Letzteres ermöglicht die Industrie 4.0-Fähigkeit des quattroClean-Systems. Die Anlage lässt sich durch standardisierte Schnittstellen einfach in übergeordnete Leitrechner einbinden und steuern. Für eine lückenlose Dokumentation und Nachverfolgbarkeit werden sämtliche Prozessparameter automatisch erfasst und an den Leitrechner übergeben.

acp systems AG, www.acp-systems.com