Industrielle Plasmareinigung von Oberflächen in der Fügetechnik

Acerios

Es ist eine grelle Flamme, kann einem Schweißlichtbogen ähneln, doch hat mit dem Fügen an sich nichts zu tun. Höchstens in der Vorbereitung. Der Lichtbogen bewegt sich millimetergenau über Metall und Kunststoffoberflächen – in höchster Präzision gesteuert durch einen Roboter. Danach sehen die Werkstücke eigentlich aus wie vorher. Bei genauerem Hinsehen sind jedoch gravierende Unterschiede erkennbar …

Die Rede ist hier von der Atmosphärendruckplasma-Technologie. Ein Sonderfall im Bereich Plasmatechnik. Doch – was ist die Plasmareinigung eigentlich genau? Welche Vorteile bietet das Plasmareinigen und wo wird es angewendet? Und wie grenzt sich die Plasmareinigung von herkömmlichen Reinigungsverfahren ab?

Aktivieren und Reinigen – Einsatzgebiete der Plasmareinigung

Ob metallisch oder nichtmetallisch: Mittels Atmosphärendruckplasma werden Oberflächen von organischen Verschmutzungen gereinigt – ohne Verwendung von Flüssigchemie. Ein weiteres Einsatzgebiet für diesen Prozess wäre die Aktivierung von Oberflächen. Die perfekte Oberflächenvorbehandlung von unterschiedlichsten Materialien vor dem Kleben oder Schweißen steht hier also im Fokus.

Video: Vorbehandlung von nicht-metallischen Materialien

Zudem handelt es sich dabei um eine relativ neue, umweltschonende und vergleichsweise kostengünstige Technologie. Und die Nachfrage nach derartigen Prozessen steigt kontinuierlich. Da die Plasmareinigung außerdem sehr leicht in die Fertigung zu integrieren ist und unterschiedlichste Materialien bearbeitet werden können, findet das Verfahren in einigen Industrien Einsatz:
Automotive, Commercial Transportation, General Industry und viele mehr.

Bild: ACERIOS bereits im industriellen Einsatz in der Automotive Industry

Die Sauberkeit von Bauteiloberflächen ist ein wesentliches Kriterium für moderne Produktions- und Leichtbautechnologien. Verunreinigungen oder Rückstände müssen in Vor- oder Zwischenreinigungsschritten hinreichend entfernt werden, damit nachfolgende Fertigungsschritte in ausreichender Qualität durchgeführt werden können.

Video: Einsatz der Plasmareinigung in der Fügetechnik

Die Funktionsweise von Heiß-Aktiv-Plasma

Die genaue Funktionsweise leitet sich von der Lichtbogenschweißtechnik ab: Der nichtübertragene Lichtbogen wird im Brenner zwischen Elektrode und Plasmadüse gezündet. Daher ist keine Masseverbindung zum Bauteil notwendig. Mittels Prozessgas wird der Lichtbogen dann aus der Düse hinausgeblasen. Die so entstandene Plasmaflamme reinigt oder aktiviert schließlich die Bauteiloberfläche punktgenau. Verantwortlich sind dafür mechanische, thermische und chemische Prozesse.

Über diverse Prozesseinstellungen kann die Plasmaflamme außerdem genau auf die jeweilige Materialoberfläche abgestimmt werden. Bei Kunststoffoberflächen muss zum Beispiel eine deutliche Reduktion der Hitze stattfinden. Dies geschieht im Wesentlichen über Prozessparameter wie die Behandlungsgeschwindigkeit, den Abstand zur Oberfläche, die Stromstärke sowie die Gasregelung.

Video: Die Funktionsweise von Heiß-Aktiv-Plasma

Punktgenaue Plasmareinigung bei unterschiedlichsten Materialkombinationen möglich

Die Plasmatechnologie – egal ob als manuelle oder vollautomatisierte Lösung – eignet sich bei Fügeprozessen hervorragend als Vorbehandlung. Über die hochpräzise Leistungsregelung können auch unterschiedlichste Materialkombinationen behandelt werden – zum Beispiel ein Bauteilmix aus Kunststoff und Metall. Einfach und individuell werden die Prozessparameter minutiös den jeweiligen Reinigungsbereichen angepasst. Die Bauteiloberflächen werden dadurch weder aufgeschmolzen noch verändert.

Dank des Atmosphärendruckplasmas werden eine effiziente Bauteilreinigung sowie die geforderte Sauberkeit sichergestellt. Durch die Möglichkeit mit Heiß-Aktiv-Plasma Reinigungsvorgänge punktgenau zu programmieren, muss nicht das komplette Bauteil vor dem nächsten Fertigungsschritt gereinigt werden. Eine Behandlung erfahren nur jene Stellen, bei denen im Anschluss besondere Sauberkeit notwendig ist.

Video: Punktuelle Reinigung einer Aluminiumoberfläche

Atmosphärendruckplasma zur Bauteilreinigung: Nachhaltig und Sicher

Somit ist die Plasmavorbehandlung eine perfekte Alternative zu herkömmlichen Vorbehandlungsmethoden wie dem Schleifen oder der chemischen Waschbehandlung. Nebeneffekte – wie die Schleifstaubbelastung oder chemische Gefährdungen – fallen dadurch weg. Die Technologie verbessert nicht nur die Arbeitsbedingungen: Der Wegfall von Lösungsmitteln oder Chemikalien macht das Plasmareinigen auch ökologisch interessant.

Die Vorteile der Plasmareinigung auf einen Blick

  • ökonomisch und umweltfreundlich
  • nachhaltig
  • schnell und zuverlässig
  • hohe Kompatibilität
  • universell einsetzbar
  • Einsatz an dünnen und dicken Materialien möglich
  • Einsatz an metallischen und nichtmetallischen Materialien möglich (Materialmix)
  • Einfache Integrierung in bereits bestehende Produktionslinien
  • partielle Bauteilreinigung
Video: Ein spürbares Reinigungsergebnis Dank der Plasmareinigung

Unterschiede zu herkömmlichen Reinigungsverfahren

  • Im Vergleich zu den bisherigen Reinigungsverfahren wird die HAP-Technologie (Heiß-Aktiv-Plasma-Technologie) ausschließlich dort eingesetzt, wo die Reinigung oder Aktivierung der Oberfläche tatsächlich notwendig ist. Es findet also keine überflüssige Reinigung an nicht notwendigen Bereichen des Bauteils statt. Zudem kommen weder Chemie noch andere gefährliche Stoffe zum Einsatz. Insgesamt ist die HAP-Technologie also besonders nachhaltig.
  • Als Prozessgas wird bei oben beschriebener HAP-Technologie Argon verwendet. Dieses Gas ist bereits in vielen Produktionslinien Standard. Somit ist das Plasmaverfahren relativ einfach in bereits bestehende Fertigungslinien integrierbar und dabei sehr platzsparend.
  • Im Vergleich zum chemischen Waschen oder Laserreinigungsverfahren ist die Plasmareinigung eine überaus günstige Alternative.
Bild: Die Plasmaflamme

Heiß-Aktiv-Plasma-Technologie auch bei Fronius

Sind Sie an den vielfältigen und faszinierenden Prozesseigenschaften interessiert? Mit ACERIOS ist es uns bei Fronius gelungen, eine robotergesteuerte Lösung zur Plasmareinigung – basierend auf Lichtbogentechnologie – zu entwickeln. Das System lässt sich perfekt in unterschiedlichste Produktionen integrieren. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Mehr zur HAP-Technologie von Fronius gibt es hier.

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