Inline-Monitoring von Ultraschall durch innovative APM-Lösung

Neben der chargenweisen Überwachung ermöglicht das APM auch ein Monitoring in definierten Zeitintervallen, beispielsweise pro Schicht, Tag. Das Mikrofon wird dafür fest am Transportautomaten verbaut, so dass die Messung ebenfalls ohne Kontakt zum Medium und reproduzierbar erfolgt.

In High Purity-Branchen stehen Unternehmen zunehmend vor der Herausforderung, alle Prozessparameter während der Bauteilreinigung chargenweise zu erfassen und zu dokumentieren. Ein Problem stellte dabei bisher die Inline-Messung der Ultraschallfrequenz und -leistung in vollautomatisierten Tauchreinigungsanlagen dar. Mit der Entwicklung der APM (Acoustic Performance Measurement)-Lösung hat Ecoclean diese Schwachstelle nun beseitigt.

Die Präzisionsreinigung in vollautomatisierten Ultraschall-Mehrbadtauchanlagen zählt in High Purity-Branchen wie der Medizintechnik, Präzisionsoptik, Halbleiter-Zulieferindustrie sowie Analyse-, Laser- und Vakuumtechnik zum Stand der Technik. Unternehmen haben dabei nicht nur extrem hohe Sauberkeitsanforderungen stabil zu erfüllen, sondern auch die Einhaltung aller validierten Prozessparameter pro Charge zu erfassen und zu dokumentieren. Während sich dies bei Kenngrößen wie beispielsweise Temperatur, Leit- und pH-Wert der Bäder sowie Verweilzeit der Teile in den Becken durch vorhandene Inline-Messtechnik einfach und reproduzierbar realisieren lässt, war die Überwachung der Ultraschallfrequenz und -leistung bisher nicht automatisiert inline durchzuführen. Sie erfolgt üblicherweise entweder mit Testfolien, mit denen Abweichungen nicht ausreichend genau festgestellt werden können, oder mit Hydrophonen. Bei dieser Alternative erfolgen die Messungen von Ultraschallfrequenz und -leistung manuell. Da das Messgerät dabei bewegt wird, sind die Messergebnisse nicht reproduzierbar. Darüber hinaus muss der Sensor in die Medien der einzelnen Bäder eingetaucht werden, was zu Kontaminationen führen kann.

Reproduzierbare, chargenweise Inline-Überwachung mit automatischer Auswertung

Im Gegensatz dazu ermöglicht das neu entwickelte Acoustic Performance Measurement (APM)-System der Ecoclean GmbH, die Parameter Ultraschallfrequenz und -leistung inline an jeder Behandlungsstation und für jede Charge zu überwachen. Das Monitoring erfolgt mit speziellen Richtmikrofonen, die ortsfest am jeweiligen Beckenrand platziert und auf den Mittelpunkt der Badoberfläche ausgerichtet werden. Die Messungen werden dadurch bewegungs- und berührungsfrei durchgeführt, so dass die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sichergestellt ist und sie exakt der jeweiligen Charge zugeordnet werden können. Analyse, Auswertung und Speicherung der Daten erfolgen durch die Software des innovativen Messsystems.

Das Mikrofon erfasst das vom Medium abgestrahlte Schallbild bei jeder Charge unter identischen Bedingungen. Die ermittelten Werte für Ultraschallfrequenz und -leistung werden kontinuierlich an die Software der Messlösung übertragen, durch Algorithmen ausgewertet und mit den zuvor definierten und hinterlegten Sollwerten des teilespezifischen Reinigungsprogramms abgeglichen. Bei Abweichungen gibt das System eine Warnung beziehungsweise Fehlermeldung aus. Um auszuschließen, dass Schallgeräusche aus umliegenden Becken das Messergebnis verfälschen, ist die Software in der Lage, Störsignale zu erkennen und auszublenden.

Alle bei der Inline-Überwachung mit dem APM erfassten Daten und Auswertungen werden automatisch in die serienmäßige Chargenprotokollierung der Reinigungsanlage übernommen. Dadurch lässt sich bei jedem Batch einfach sicherstellen und nachweisen, dass die ultraschallinduzierte Kavitation aus der Reinigungsvalidierung in der Produktion eingehalten wurde.

Alternative: Messung in definierten Zeitintervallen

Erfordert die Aufgabenstellung keine chargenweise Erfassung der Ultraschallparameter, ermöglicht das APM auch eine Überwachung in definierten Zeitintervallen, beispielsweise pro Schicht, Tag oder einmal wöchentlich. Bei dieser Messstrategie wird ein Mikrofon fest am Transportautomaten verbaut, so dass auch hier die Messung ohne Kontakt zum Medium erfolgt und deren Reproduzierbarkeit gewährleistet ist. Für die Kontrolle fährt der Automat zum jeweiligen Becken und ermittelt die Frequenz sowie Schallleistung.

Bei der Analyse und Auswertung der Daten durch die Software werden die gemessenen Ist-Werte mit den in der Reinigungsvalidierung definierten Soll-Kenngrößen für die Behandlungsstation abgeglichen. Die Archivierung der Messergebnisse erfolgt automatisch in der Anlagensteuerung, so dass auch hier ein Nachweis über einen längeren Zeitraum erbracht werden kann. Selbst diese Einsatzvariante des neuen APM-Systems ermöglicht im Vergleich zur bisherigen Praxis signifikant zuverlässigere Ergebnisse und damit eine deutlich verbesserte Prozesssicherheit.