Ultraschall: Bauteile schonend und effizient reinigen

Mit Ultraschall lassen sich auch geometrisch komplizierte Werkstücke und komplette Baugruppen innerhalb kurzer Zeit reinigen - die Reinigung erfolgt außerdem bauteilschonend und mit einem minimierten Einsatz von Chemikalien und Energie.

Weber Ultrasonics hat verschiedene Ultraschallgeneratoren und Schwingersystemen im Programm; Standardsysteme sind im Frequenzbereich von 20 bis 120 kHz erhältlich. Abgestimmt auf die immer feiner werdenden Strukturen in der Halbleiterindustrie sind aber auch Hochfrequenz-Systeme bis 200 kHz verfügbar: Sie reinigen zuverlässige und zerstörungsfrei und entfernen kleinste Schmutzpartikel von besonders empfindlichen Oberflächen.

Neu im Weber Ultrasonics-Programm ist der digitale Multifrequenz-Ultraschallgenerator: Der Sonic-Digital-Multi erzeugt bis zu drei Frequenzen und ist damit besonders flexibel einsetzbar. Optimal darauf abgestimmt ist der Tauchschwinger Sonosub-Multi: Im Gegensatz zu herkömmlichen Mehrfrequenz-Tauchschwinger ist er in der Lage, die vom Generator erzeugten elektrischen Signale in den Frequenzen 40 kHz, 80 kHz und 120 kHz mit nur einem Schwingelement in entsprechende Schallwellen umzusetzen. Dies ermöglicht besonders wirtschaftliche und Platz sparende Ultraschallreinigungssysteme. Grobe Anhaltswerte bei der Auswahl der Ultraschallfrequenz sind:

  • 25 bis 40 kHz: Abreinigung von filmischen und partikulären Verschmutzungen von harten, nicht polierten Oberflächen
  • 80 kHz: Reinigung von Elektronikbauteilen und polierten Oberflächen
  • 120 kHz: Reinigungsaufgaben in der Halbleitertechnik und bei Hochglanz polierten Oberflächen

Neben den Geräten bietet Ultrasonics auch den entsprechenden Service, von der Beratung über die Projektierung und Produktion bis hin zur Wartung und Schulung der Kunden. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über ein eigenes Technikum. Es ermöglicht, auch gemeinsam mit Kunden, gezielt Versuche mit Musterteilen durchzuführen. So lässt sich individuell für jede Anwendung eine Ultraschallausrüstung realisieren.

So funktioniert's

Mit Ultraschall lassen sich sowohl partikuläre Verunreinigungen wie etwa Späne und Staub als auch filmischer Schmutz, beispielsweise Öle, Fette, Emulsionen, zuverlässig und materialschonend von Werkstücken entfernen. Die Reinigungswirkung basiert auf dem physikalischen Begriff der Kavitation: Durch einen Ultraschallgenerator werden elektrische Signale in einer bestimmten Frequenz erzeugt und über Stab- beziehungsweise Flächenschwinger als Schallwellen in eine Flüssigkeit übertragen.

Die hohe Intensität des Schallwechseldrucks führt dabei zu einem Wechselspiel von Unter- und Überdruck. In den Unterdruckphasen bilden sich mikroskopisch kleine Hohlräume. Diese Bläschen fallen in der anschließenden Überdruckphase in sich zusammen (implodieren) und erzeugen dabei Stoßwellen mit erheblichen Energiedichten. In der Flüssigkeit werden dadurch auch Mikroströmungen ausgelöst, die Schmutz an den zu reinigenden Teilen geradezu »absprengen« und wegspülen.

Und das auch bei Werkstücken mit komplexer Geometrie, beispielsweise Hinterschneidungen, Sacklochbohrungen, Ritzen und Hohlräumen. Generell gilt: Je tiefer die Frequenz, desto größer die Kavitationsblasen und desto höher die freigesetzte Energie.