Der Spritzstrahl trifft, was er sieht — und was er nicht sieht, wird erst im Restschmutznachweis sichtbar.
Zylinderkopf reinigen
1 · Die Herausforderung
Warum Zylinderköpfe schwierig zu reinigen sind
Am Zylinderkopf sitzt die Verschmutzung dort, wo der Spritzstrahl nicht hinkommt: in innen verzweigten Kanälen, Querbohrungen und Sacklöchern. Der Spritzstrahl trifft, was er sieht — und was er nicht sieht, wird erst im Restschmutznachweis sichtbar.
Motorblöcke und Zylinderköpfe sind damit die anspruchsvollsten Reinigungsteile der Automobilfertigung — nicht wegen ihrer Größe, sondern wegen ihrer Innenstruktur. Kühl- und Ölkanäle, Sacklöcher, Durchgangsbohrungen und Gewinde führen durch das gesamte Bauteil. Ein Sprühstrahl trifft die Außenfläche; er erreicht nicht das Ende einer tiefen Bohrung.
Was in diesen Kanälen sitzt — Späne, Öl, Emulsion, ein Grat —, sitzt an einer Stelle, an die man nicht ohne Weiteres herankommt. Ein Grat, der am Zylinderkopf bleibt, ist dabei kein Formfehler: Er löst sich später und wandert dorthin, wo das Bauteil arbeitet. Ein abgelöster Grat im Kanal ist damit Restschmutz.
Beim Entgraten kommt am Zylinderkopf ein zweites Merkmal hinzu: viele Bohrungen, viele Verschneidungen, und die Teile sind schwer. Von Hand entgratet ist jedes Ergebnis ein anderes — was bei einem Prüfteil funktioniert, trägt keine Serie.
2 · Die Engineering-Überlegung
Woran wir die Auslegung festmachen
- 01
Bauteilgeometrie
Zylinderköpfe und Motorblöcke sind groß und schwer; bei Nutzfahrzeugkomponenten kommen größere Abmessungen und höhere Gewichte hinzu. Beides wirkt auf Kammer- und Zonengrößen, Traglast und Beschickung — deshalb rechnen wir eine Nutzfahrzeugkomponente getrennt, statt eine bestehende Auslegung zu übertragen. - 02
Innengeometrie
Kühl- und Ölkanäle, Sacklöcher und Durchgangsbohrungen entscheiden am Zylinderkopf über das Verfahren: Beim Sprühen entsteht Spritzschatten, nicht jede Fläche ist erreichbar. Wo Spritzen am Spritzschatten endet, führen Tauchen und Fluten zum Ergebnis; viele Bohrungen sprechen zusätzlich für Lanzentechnik — gezielt statt flächig. - 03
Werkstückaufnahme
Die Werkstückaufnahme entscheidet am Zylinderkopf über das Ergebnis mit, weil die Lanze die Bohrung finden muss — und zwar bei jedem Teil an derselben Stelle. Der Warenträger ist deshalb kein Zubehör, sondern wesentlicher Bestandteil des Anlagenkonzepts. - 04
Restschmutzanforderung
Was am Zylinderkopf nachgewiesen werden muss, steht am Anfang der Auslegung, nicht an ihrem Ende: Gefordert sind Restschmutzwerte, technische Sauberkeit und — je nach Folgeprozess — die Eignung für den nächsten Fertigungsschritt. Die geforderten Werte wirken auf Verfahren, Filtertechnik, Trocknung und Werkstückaufnahme zugleich. - 05
Entgratungsbedarf
Ob am Zylinderkopf zusätzlich entgratet werden muss, wird in derselben Klärung mitentschieden: Kommt Grat hinzu, ist Wasserstrahlentgraten meist die bessere Lösung. Die Gratwurzel an der Verschneidung zweier Bohrungen liegt dort, wo man mechanisch nicht hinkommt. - 06
Stückzahl
Kleine bis mittlere Stückzahlen sprechen am Zylinderkopf eher für eine Kammeranlage, hohe Stückzahlen eher für eine Durchlaufanlage. Die Bauart folgt damit der Produktion, nicht dem Bauteil. - 07
Taktzeit
In der Motorenfertigung taktet die Linie in Sekunden — die Reinigung des Zylinderkopfs ist dort kein eigener Prozess, sondern ein Schritt zwischen zwei anderen, und sie hat sich nach dem Takt der Linie zu richten, nicht umgekehrt. Es entscheidet die Größenordnung, nicht die Sekundenzahl: Sind mehrere Minuten je Zyklus zulässig, kommt die Kammeranlage infrage; verlangt die Fertigung Takte in der Größenordnung von Sekunden, eher die Durchlaufanlage.
3 · Die Anlagenkonzepte
Welche Anlagenkonzepte und Verfahren infrage kommen
Kammerreinigungsanlagen
ZKFür Zylinderköpfe und Motorblöcke kann die Kammeranlage sinnvoll sein, wenn wechselnde, auch komplexere Werkstücke in kleinen bis mittleren Stückzahlen laufen und mehrere Minuten je Zyklus zulässig sind. Große Bauteile wie Motorblöcke reinigen wir darin mit Lanzentechnik.
Durchlaufanlagen
ZDVerlangt die Motorenlinie Takte im Sekundenbereich und einen durchgehenden Fluss, kommt für Zylinderkopf und Motorblock insbesondere die Durchlaufanlage infrage — dasselbe Bauteil, ein anderes tragfähiges Konzept.
Rundtaktreinigungsanlagen
Steht am Zylinderkopf nicht die Reinigungsleistung im Weg, sondern das Be- und Entladen, kann die Rundtaktanlage sinnvoll sein: Der Prozess ist in feste Stationen zerlegt, be- und entladen wird an einer einzigen Position. Das setzt einen definierten Serienprozess mit gleichbleibender Prozessfolge voraus.
Roboterzelle
Muss der Zylinderkopf zwischen Reinigen, Spülen, Trocknen und einer nachfolgenden Prüfstation bewegt werden, kommt die Roboterzelle infrage — der Roboter übernimmt dann das Handling zwischen den Stufen. Eine Reinigungszelle mit Roboterhandling für Aluminium-Zylinderköpfe haben wir gebaut.
Tauchanlagen
Wo Spritzen am Zylinderkopf am Spritzschatten endet, kann das Eintauchen zum Ergebnis führen: Das Bauteil wird vollständig ins Medium gebracht, statt nur von außen getroffen zu werden.
Flutreinigung
Beim Fluten wird das Medium mit Volumen statt Druck über und um den Zylinderkopf geführt. Das kommt insbesondere infrage, wenn Kanäle und Sacklöcher für den Spritzstrahl nicht erreichbar sind.
Lanzentechnik
Muss am Zylinderkopf eine einzelne Bohrung gezielt getroffen werden, kommt die Lanzentechnik dazu — dann arbeitet nicht die ganze Anlage stärker, sondern eine Düse an der richtigen Stelle.
Wasserstrahlentgraten
Sitzt am Zylinderkopf eine Gratwurzel an der Verschneidung zweier Bohrungen, kommt das Wasserstrahlentgraten infrage: Der Wasserstrahl braucht keinen Weg für ein Werkzeug, nur einen für das Medium.
Der Grundsatz
Warum am Zylinderkopf mehrere Lösungen möglich sind
Keine dieser Zuordnungen ist eine Regel. Motorblöcke etwa lassen sich in einer Kammeranlage mit Lanzentechnik ebenso reinigen wie in einer Durchlaufanlage — dasselbe Bauteil, zwei tragfähige Konzepte. Für den Zylinderkopf gilt dasselbe: Er kann je nach Stückzahl, Taktzeit, Restschmutzanforderung und Materialfluss in einer anderen Anlage besser aufgehoben sein — es gibt keine Regel „Bauteil X, Maschine Y“. Was Sie hier sehen, ist die Überlegung, nicht ihr Ergebnis.
4 · Was zusätzlich zu bedenken ist
Was am Zylinderkopf über die Reinigung hinaus zu klären ist
- 01
Grat und Restschmutz sind zwei Seiten derselben Aufgabe
Ein Grat, der am Zylinderkopf im Kanal bleibt, ist kein Formfehler, sondern Restschmutz. Wer den Grat als Entgratthema und den Restschmutzwert als Reinigungsthema behandelt, trennt zwei Seiten derselben Aufgabe — deshalb betrachten wir beides gemeinsam. - 02
Beim Entgraten zählt Reproduzierbarkeit, nicht Geschwindigkeit
Beim Entgraten des Zylinderkopfs ist Reproduzierbarkeit das eigentliche Argument: Ein programmierter Ablauf macht bei Teil eintausend dasselbe wie bei Teil eins. Ob daraus ein Roboter mit dem Bauteil, ein Roboter mit der Düse oder eine stationäre Anlage wird, entscheidet danach der Takt. - 03
Der Nachweis gehört zur Aufgabe
Am Zylinderkopf genügt es nicht, dass das Teil sauber aussieht. Gefordert sind Restschmutzwerte, technische Sauberkeit und — je nach Folgeprozess — die Eignung für den nächsten Fertigungsschritt.
Direkter Kontakt
Hauptstraße 31
93186 Pettendorf
Pettendorf bei Regensburg
Fax +49 (0) 9409-777 3607
Fachlich verantwortlich für diese Seite: Günther Zippel — Internationaler Vertrieb & Technische Beratung