ExpertTalk - Prozessintegrierte Technologien für effektive Reinigung

1. Welche spezifische Reinigungstechnologie bietet Dein Institut an?

Am Fraunhofer IPK entwickeln und erforschen wir anwendungsspezifische, prozessintegrierte Reinigungstechnologien für industrielle Einsatzfelder. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf trockenen und rückstandsfreien Reinigungsverfahren, die sich insbesondere für sensible und qualitätskritische Bauteile eignen.

Zu unseren etablierten Technologien zählen die CO₂-Schneestrahlreinigung, das CO₂-Pelletstrahlen sowie das Mikro-Pelletstrahlen. Ergänzend dazu verfügen wir über das Hochdruck-CO₂-Strahlverfahren, bei dem punktuell mit Drücken von bis zu 4.000 bar gearbeitet wird, um selbst stark haftende Kontaminationen gezielt und materialschonend zu entfernen.

Im Mittelpunkt unserer Arbeiten steht nicht die isolierte Betrachtung einzelner Verfahren, sondern die prozesssichere Auslegung, Validierung und Integration der optimal geeigneten Reinigungstechnologie in bestehende Produktionssysteme – insbesondere für hochsensible Komponenten, bei denen reproduzierbare technische Sauberkeit eine zentrale Qualitätsanforderung darstellt.

2. Mit welchen Kompetenzen (Deines Institutes) bietet ihr die Technologie an?

Unsere Kompetenzen umfassen die ganzheitliche Analyse und Auslegung industrieller Reinigungsprozesse – von der Prozessanalyse und Bauteilcharakterisierung mittels Oberflächen-, Restschmutz- und Partikelanalytik über den herstellerunabhängigen Technologievergleich bis hin zur Entwicklung und Validierung kundenspezifischer Reinigungslösungen unter realen Produktionsbedingungen. Mit über 25 Jahren Erfahrung in der industriellen Reinigungstechnologie und als Gründungsmitglied des Fraunhofer-Geschäftsbereiches Reinigung verfügen wir über fundiertes Know-how, das wir gezielt in unsere Projekte einbringen. Ein wesentlicher Bestandteil unserer Arbeit ist die Simulation von Reinigungsprozessen, die wir zur gezielten Auslegung, Wirkzonenanalyse und Absicherung der Prozessstabilität einsetzen – vom Labormaßstab bis zur Serienanwendung. Darüber hinaus unterstützen wir die Automatisierungs- und Anlagenintegration in bestehende Produktionssysteme und stellen durch geeignete Qualitätssicherungsstrategien sowie Nachhaltigkeits- und Medienverbrauchsanalysen eine reproduzierbare technische Sauberkeit bei optimiertem Ressourcen- und Energieeinsatz sicher. Als produktionstechnisches Institut verbinden wir Reinigungstechnologie konsequent mit Produktionssystemgestaltung, Digitalisierung und Automatisierung und entwickeln so robuste, industriell integrierte Gesamtlösungen.

3. Warum sollte man gerade zu Euch kommen, und nicht auf eine Lösung vom Markt zurückgreifen? Welchen Vorteil bietet es dem Kunden?

Das wesentliche Merkmal unserer Arbeit ist, dass wir technologieoffen und herstellerunabhängig Lösungen für unsere Auftraggeber finden. Während Anlagenhersteller ihre eigenen Systeme anbieten, bewerten wir unterschiedliche Reinigungsverfahren neutral und auf wissenschaftlicher Grundlage. Dabei analysieren wir nicht nur die Verschmutzung selbst, sondern deren Ursachen im Gesamtprozess und betrachten die Reinigung als integralen Bestandteil der Wertschöpfungskette. Unser Ziel ist es, neben der geforderten Sauberkeit auch Taktzeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit zu optimieren.

Für unsere Kunden bedeutet das ein geringeres Investitionsrisiko, eine fundierte und validierte Prozessauslegung sowie eine langfristig stabile Prozessführung. Reinigung verstehen wir nicht als isolierten Schritt, sondern als qualitätsentscheidenden Bestandteil von Produktionsprozessen.

4. Wo bzw. in welcher Branche und bei welchen Reinigungsaufgaben kommt die Technologie meist zum Einsatz?

Typische Branchen sind die Automobil- und Zulieferindustrie – insbesondere bei Funktionsflächen, Motorkomponenten und E-Mobilitätsbauteilen –, die Halbleiterindustrie mit ihren hochsensiblen Fertigungsumgebungen, die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrt, die Optik- und Feinwerktechnik, die Elektronikfertigung sowie die Batterie- und Wasserstofftechnologie.

Zu den typischen Reinigungsaufgaben zählen die Entfernung von Partikeln und filmischen Kontaminationen, die prozesssichere Vorbereitung von Klebe-, Beschichtungs- oder Fügeverfahren, die Reinigung vor hochpräzisen Montageprozessen sowie die gezielte Struktur- und Funktionsaktivierung von Oberflächen. Gerade in Hochtechnologiebereichen wie der Halbleiterfertigung oder bei sicherheits- und funktionskritischen Motorkomponenten ist eine reproduzierbare technische Sauberkeit ein entscheidender Qualitäts- und Zuverlässigkeitsfaktor.

Einen besonderen Mehrwert bietet hierbei die Simulation von Reinigungsprozessen. Insbesondere bei komplexen Geometrien und schwer zugänglichen oder nicht sichtbaren Bereichen – etwa in Bohrungen, Kavitäten oder innenliegenden Kühlkanälen – ermöglicht die digitale Abbildung von Strömungs- und Impulsverhältnissen eine gezielte Auslegung der Düsenführung, Prozessparameter und Wirkzonen. Dadurch lassen sich Reinigungswirkungen vorab bewerten, Prozessrisiken reduzieren und eine robuste, serienfähige Prozessführung sicherstellen.

5. Wie sieht die Zukunft dieser Technologie aus, wo geht es hin und was wird kommen?

Wir sehen mehrere klare Entwicklungen in der Reinigungstechnologie: Die Integration von Inline- und In-situ-Reinigung direkt im Produktionsprozess gewinnt zunehmend an Bedeutung, ebenso wie die Kombination mit KI-basierter Qualitätsbewertung, die eine automatische Prozessüberwachung und Optimierung ermöglicht. Gleichzeitig rücken ressourcenschonende, trockene Verfahren und energieoptimierte Prozesse stärker in den Fokus. Ein weiterer Trend ist die Nutzung eines digitalen Zwillings von Reinigungsprozessen, um Prozessverhalten realitätsnah abzubilden und zu optimieren, ergänzt durch automatisierte Restschmutzanalytik. Insgesamt entwickelt sich Reinigung immer mehr zu einem datengetriebenen Qualitätsprozess, der weit über eine unterstützende Fertigungsstufe hinausgeht.

6. Welche Dienstleistungen oder Services bietet ihr im Bereich Reinigungstechnologie konkret an? (Seminare, Service, Erarbeitung kundenspezifischer Prozesstechnologie, …)

Wir bieten ein breites Leistungsspektrum in der Reinigungstechnologie, das von Machbarkeitsstudien und Technologiebenchmarking über die Entwicklung, Simulation und Optimierung von Reinigungsprozessen bis hin zu Restschmutzanalysen reicht. Darüber hinaus übernehmen wir die Auslegung und Integration in automatisierte Produktionsanlagen sowie Wirtschaftlichkeitsbewertungen zur Optimierung von Effizienz und Ressourcen. Ergänzend begleiten wir Forschungspartnerschaften und unterstützen bei der Umsetzung nationaler und EU-geförderter Projekte. Unser Ansatz ist dabei stets ganzheitlich und reicht von der anfänglichen Analyse über die Prozessentwicklung bis hin zur industrialisierten, serienreifen Lösung.

7. Was war das interessanteste Projekt, an dem Du in diesem Bereich gearbeitet hast?

Ein besonders interessantes Projekt war die Optimierung eines industriellen Reinigungsprozesses mittels Simulation. Dabei konnten wir analysieren, wie Reinigungswirkung und Wirkzonen in komplexen Bauteilgeometrien verteilt sind – auch in schwer zugänglichen Bereichen.

Die Simulation zeigte, dass durch angepasste Düsen und reduzierte Prozessparameter bessere Reinigungsergebnisse erzielt werden konnten als zuvor mit höheren Parametern. Hierdurch ließ sich der Energieeinsatz reduzieren und der Verbrauch von Reinigungsmedien deutlich senken.

Dieses Projekt machte deutlich, dass Simulationen ein wertvolles Werkzeug sind, um Prozesse effizienter, ressourcenschonender und gleichzeitig qualitativ hochwertiger zu gestalten.