Die industrielle Teilereinigung bewegt sich im Spannungsfeld gegenläufiger Anforderungen: Auf der einen Seite verlangt das grundlegende Ziel jeder Reinigung – die Einhaltung spezifischer Sauberkeitsanforderungen – zuverlässige und stabile Reinigungsprozesse. Dies erfordert bei der Behandlung schwer zu entfernender Verschmutzungen oder komplexer Bauteilgeometrien eine erhöhte Reinigungswirkung. Anwender erreichen diese häufig nur durch den massiven Einsatz von Ressourcen wie Wasser, Chemikalien, Temperatur, Energie oder Zeit. Auf der anderen Seite steht in der Industrie eine nachhaltige Ressourceneffizienz zunehmend im Mittelpunkt. Kürzere Taktzeiten sowie steigender Kostendruck erfordern immer kürzere Reinigungszeiten. Deshalb müssen Reinigungsprozesse bei Einhaltung definierter Sauberkeitsanforderungen immer effizienter gestaltet werden. Das trifft besonders auf die Spritzreinigung als branchenübergreifend wichtigstes und verbreitetstes Reinigungsverfahren zu.
Pulsierende Strahlen vs. Hammerstrahlen
Ein Ansatz zur Verbesserung der Reinigungseffizienz ist die Steigerung der mechanischen Reinigungswirkung, wodurch die Reinigungszeit ohne Erhöhung des Reinigungsmittelverbrauchs reduziert werden kann. Gegenüber dem Einsatz von mehr Chemie oder höherer Temperaturen gehen damit keine Konsequenzen zu Lasten von Umwelt- oder Kostenaspekten einher. Die Vorteile pulsierender Spritzstrahlen bei der mechanischen Reinigungswirkung sind bereits bekannt. Die an der TU Freiberg und am Fraunhofer IVV in Dresden entwickelte Technologie geht noch einen Schritt weiter: Durch die Modulation des Spritzstrahls erzeugt sie volumenkonzentrierte Hammerstrahlen. Vorbild für diesen Ansatz ist die Jagdstrategie des Schützenfischs. Der Schützenfisch jagt Insekten, indem er sie mit einem Spuckstrahl von Blättern in Ufernähe ins Wasser stößt. Dabei nutzt er einen einzigartigen Mechanismus, um den Spuckstrahl in der Luft zu einer Art Wasserklumpen zu bündeln. Dieser vereinigt gegenüber einem langgestreckten Strahl mehr Wasservolumen pro Zeiteinheit und trifft infolgedessen mit sehr hohem Impuls auf das Insekt. Derart modulierte Strahlen werden als Hammerstrahlen bezeichnet. Sie wirken beim Auftreffen mit einem starken Impuls auf die Oberfläche und erzeugen höhere Trennkräfte. Damit lassen sich stark haftende Verschmutzungen leichter entfernen. Zudem führt der Abfluss des Flüssigkeitsfilms in den Pausenzeiten zu einer reduzierten Dämpfung beim nachfolgenden Flüssigkeitsaufprall. Das erhöht die Trennkräfte weiter. Die Wechselbelastung wirkt sich ebenfalls positiv auf die Schmutzablösung aus. Dadurch lässt sich gegenüber kontinuierlichen Strahlen eine verbesserte Reinigungswirkung pro Zeiteinheit feststellen.
Der komplette Beitrag ist in der JOT 07/20201 erschienen.
Autor(en): Lisa Riese, Enrico Fuchs, Max Finster
