Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung selbstorganisierender Polymerschichtsysteme zur homogenen geometrieunabhängigen Oberflächenbeschichtung komplexer Geometrien für Reinigungsanalysen

Steigende Qualitätsanforderungen an Endprodukte und Prozesse machen branchenübergreifend eine wissenschaftlich fundierte Auslegung und Optimierung von Bauteilreinigungsanlagen, -verfahren, -prozessführung, und Restschmutzdetektionsmethoden notwendig. Hierzu durchgeführte Reinigungsuntersuchungen erfolgen bisher an im realen Fertigungsprozess filmisch verschmutzten Originalteilen oder an im Labor definiert angeschmutzten, speziell zerlegbaren Testbauteilen. In beiden Fällen streuen die Verschmutzungszustände zu Beginn der Reinigungsuntersuchungen enorm (Dicke und Homogenität der Schichten). Sichere Untersuchungsergebnisse sind deshalb unmöglich. Für statistisch gesicherte Aussagen zu Reinigungswirkung und -effizienz von Bauteilreinigungsanlagen müssten Anlagenhersteller und -anwender deshalb bei Entwicklungs- und Optimierungsarbeiten eine Vielzahl an zeit- und kostenintensiven Reinigungsversuchen durchführen. Dies wird in der Praxis vermieden und deshalb Reinigungsprozesse sicherheitshalber überdimensioniert.

Die Zielstellung des beantragten Projektes ist es deshalb, selbstorganisierende, fluoreszierende Polymerschichten sowie deren Beschichtungsverfahren als Modellsysteme speziell für homogene filmische Verschmutzungen zu entwickeln.

Dies ermöglicht KMU den reproduzierbaren Auftrag geometrieunabhängiger und homogener Testverschmutzungen direkt auf komplexen Bauteilen aus der Fertigung. Damit werden oben genannte Defizite beseitigt und erstmals kostengünstige und aussagekräftige Untersuchungen zur Reinigungswirkung und -effizienz industrieller Bauteilreinigungsanlagen mit einer minimalen Anzahl an Versuchsdurchführungen ermöglicht. Die Entwicklung der Polymerschichtsysteme, deren reinigungstechnische Validierung und die Übertragung der Ergebnisse auf 3D-Modellsubstrate sowie der abschließende Nachweis der industriellen Anwendbarkeit inklusive Transfer der Projektergebnisse stellen den geplanten Projektverlauf grob dar.

Ergebniszusammenfassung:

Mit der im Sepora-Projekt entwickelten PSS-Testverschmutzung können KMU erstmalig ihre Reinigungssysteme und -prozesse definiert und reproduzierbar auslegen und optimieren. Die personellen Hürden für den Einsatz sind extrem gering, da die Aufbringung des Polymerschichtsystems (PSS) mit einem einfachen Tauchverfahren (Laborgrundausstattung) erfolgen kann und kein spezielles Know-How erforderlich ist. Reinigungsversuche können so direkt an Originalteilen durchgeführt werden, auf kostenintensiv konstruierte und gefertigte Testbauteile kann vollständig verzichtet werden. Dadurch können auch KMU ohne eigene F&E-Abteilung Reinigungsuntersuchungen auf wissenschaftlichem Niveau in für sie wirtschaftlicher Weise durchführen. Für große Unternehmen in der Teilereinigung, wie Reinigungsanlagenhersteller oder Automobilzulieferer, ist die Etablierung der neuartigen Lösung im Rahmen bestehender Prüf- und Testverfahren der hauseigenen F&E-Abteilung das favorisierte Nutzungsszenario.

Ferner ist die Verwertung der Projektergebnisse als Prüfleistung durch diesbezüglich spezialisierte Unternehmen sowie FE 1 möglich. Für den breiten Einsatz ergeben sich folgende Verwertungsszenarien: Die notwendigen Polymere können im industriellen Maßstab von etablierten Polymerherstellern oder Produzenten von Prüfchemikalien, produziert und als Prüfset oder als fertige Lösung über den bestehenden Marktzugang vertrieben werden. Das Anbinden von Fluoreszenzfarbstoffen an die Polymere ist zudem ein neues Anwendungsfeld für die entsprechenden Farbstoffe. Aufgrund des vorwettbewerblichen Charakters dieses Projektes kann ein Transfer auf konkrete weitere Anwendungsfelder durch Anpassung der entwickelten Model-PSS in firmenspezifischen bilateralen Projekten durchgeführt werden. Überdies ist eine Übertragung der Methoden auf Reinigungsuntersuchungen in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie realistisch.