Sauberkeit objektiv messbar gemacht
Das Messgerät "GroundControl" bestimmt den Verschmutzungsgrad und damit auch den Reinigungserfolg auf beliebig großen Oberflächen auf direktem Weg. So macht es selbst völlig unterschiedliche Reinigungsverfahren vergleichbar.
Das Messgerät "GroundControl" erfasst partikuläre Verschmutzungen großflächig.© Fraunhofer IPA
Nicht nur sauber, sondern rein soll es sein. Um zu überprüfen, ob das so ist, genügt der kritischen Hausfrau i. d. R. der Zeigefinger: Einmal ganz nebenbei damit über die Schrankoberseite gefahren und schon zeigt sich, wie ernst es die neue Nachbarin mit der Sauberkeit wirklich nimmt. Am Fenster genügt sogar oft nur ein Blick. Hier enthüllt die schräg einfallende Morgensonne erbarmungslos alle Putzsünden. Geht es dagegen um technische Oberflächen wie Arbeitsflächen oder Bodenbeläge in Kliniken, Labors oder Reinräumen, reichen diese unauffälligen Schnelltests meist nicht mehr aus. "Die üblichen Verfahren weisen den Verschmutzungsgrad nur indirekt nach und sind nicht quantifizierbar, d. h. sie liefern keine eindeutigen Ergebnisse", stellt Alexander Rapp vom Fraunhofer IPA fest. Selbst in kritischen Bereichen wird das Ergebnis der Arbeit der Putzkolonne oftmals nur per Augenschein beurteilt. Zwei andere verbreitete Verfahren sind der Einsatz von Farbpigmenten und die Glanzkontrolle. Die Farbpigmente oder fluoreszierende Partikel werden vor der Reinigung aufgebracht und anschließend überprüft der Kontrolleur - im Fall der fluoreszierenden Partikel mit einer Schwarzlichtlampe - wo und in welchem Umfang sie noch vorhanden sind. Bei der Glanzkontrolle gibt die Intensität eines von der Oberfläche reflektierten Lichtstrahls Aufschluss über den Glanzgrad und damit indirekt auch über den Verschmutzungsgrad der Oberfläche.
Direkten Aufschluss über den Verschmutzungsgrad gibt dagegen ein vom Fraunhofer IPA entwickeltes Verfahren, das Partikel auf Oberflächen "an den Tag" bringt, wie die Sonne Putzstreifen auf Fensterscheiben: Streiflicht macht die Partikel sichtbar, ein Bildverarbeitungssystem erfasst automatisiert ihre Anzahl, Größe, Form und Lage. Beide Komponenten zusammen sind das Herzstück des neu entwickelten Messgeräts "GroundControl" sowie dessen kleinen Bruders "ParticleGuard". Der handliche "ParticleGuard" den die acp - advanced clean production GmbH, Esslingen, in Lizenz herstellt und vertreibt, hat sich im praktischen Einsatz bereits vielfach bewährt. Er ist speziell für die Mikroproduktion ausgelegt und weist auf einer Messfläche von 24 mm Partikel von 0,5 bis 4000 µm nach. Mit dem "GroundControl" haben die Stuttgarter Ingenieure nun auch große Flächen ins Visier genommen, die sich nach Quadratmetern bemessen. "GroundControl" deckt einen Messbereich von 12 cm2 ab und detektiert Partikel ab 20 µm bis 20000 µm. Das Gerät, das bisher nur als Prototyp vorliegt, arbeitet unabhängig von Standard-Kalibrier-Partikeln und misst und dokumentiert online. Eine Probennahme ist nicht nötig.
Die Messergebnisse des "GroundControl" lassen sich nach VDI-Richtlinie 2083, Blatt 4, in standardisierte Oberflächenreinheitsklassen (ORK) einordnen. "Die ORK sind definiert als die Anzahl von Einzelpartikeln auf einer Bezugsfläche von 1 cm2, bezogen auf einen Referenz-Partikeldurchmesser DP von 1 µm. Eine ORK gilt als eingehalten, wenn alle ermittelten Partikeldichten auf oder unterhalb der jeweiligen Klassengrenze liegen", erklärt Rapp. Der direkte und standardisierte Nachweis von Konzentration und Größe der vorhandenen Partikel ermöglicht eine diskrete, quantitative Aussage zur Leistungsfähigkeit von Reinigungsverfahren. Damit lassen sich auch verschiedene Reinigungsverfahren miteinander vergleichen. "Ebenso können wir auf Grund der gewonnen Messdaten belastbare Aussagen über die Beschaffenheit technischer Oberflächen und ihrer Reinigbarkeit treffen", sagt Projektleiter Rapp, "ein großer Vorteil beispielsweise bei der Entwicklung neuer Beschichtungen oder wenn es darum geht, ein neues Reinigungsverfahren auf den Markt zu bringen."
Die Praxistauglichkeit des "GroundControl" ist durch internen Studien am Fraunhofer IPA belegt. "Zudem haben wir eine Vorgehensweise entwickelt, um standardisiert den Verschmutzungsgrad großer Flächen - selbst ganzer Räume - zu bestimmen", berichtet Alexander Rapp. Extern kommt das Gerät bis jetzt nur mit IPA-Ingenieuren zum Einsatz, die die Reinheitsprüfung als Dienstleistung vornehmen.
Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. (FH) Alexander Rapp
Telefon: +49(0)711/970-1252, E-Mail: alexander.rapp@ipa.fraunhofer.de
