Mikroskope für die Reinheits- und Partikelanalyse
Die Kontrolle von Verunreinigungen ist in der Präzisionsfertigung von entscheidender Bedeutung, besonders in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik und der Medizintechnik, wo selbst mikroskopisch kleinste Partikel die Leistung beeinträchtigen oder Systemausfälle verursachen können. Die Mikroskope von Evident für die Reinheits- und Partikelanalyse wurden entwickelt, damit Hersteller technische Reinheitsstandards leichter und zuverlässiger einhalten können.
Diese automatisierten Systeme wurden sowohl für Experten als auch für unerfahrene Bediener entwickelt und optimieren den Inspektionsprozess dank intuitiver Software und leistungsstarker Bildgebungs-Tools. Von der Entwicklung bis zur abschließenden Qualitätskontrolle ermöglichen die Mikroskope für die Reinheitsprüfung von Evident eine schnelle und präzise Erkennung und Analyse von Partikelkontaminationen und tragen so zu einer höheren Produktqualität, einer längeren Lebensdauer der Komponenten und einer größeren Zuverlässigkeit bei.
Lernen Sie unsere Lösungen für leichtere, schnellere und konsistentere Reinheitsprüfungen kennen.
Systeme zur Reinheitsprüfung
CIX100
Das Inspektionssystem CIX100 unterstützt Hersteller mit hohen Qualitätsstandards bei der schnellen und zuverlässigen Analyse der technischen Reinheit. Das System wurde zur effizienten Erfassung, Aufbereitung und Dokumentation von Reinheitsdaten entwickelt und unterstützt die Einhaltung unternehmensinterner und internationaler Anforderungen. In Kombination mit der PRECiV™ CIX Software liefert das System geführte Workflows, branchenführende Geschwindigkeit für Hochdurchsatzlabore und mit einem Klick abrufbare, konforme Ergebnisse, die an Standards wie ISO 16232 und VDA 19 angepasst werden können, sodass selbst unerfahrene Anwender schnell und sicher arbeiten können.
DSX2000
Das digitale Mikroskop DSX2000 mit der PRECiV™ ADM Software ermöglicht automatisierte technische Reinheitsprüfungen auf einer anwenderfreundlichen Plattform. Es wurde für QA- und QC-Teams entwickelt und verbindet eine optimierte Bildgebung mit präziser Partikelerkennung und geführten Workflows für genaue und reproduzierbare Ergebnisse. Die mit einem Klick durchführbare, konforme Analyse lässt sich an unternehmensinterne und internationale Standards wie ISO 16232 und VDA 19 anpassen und unterstützt klare und konsistente Ergebnisse bei geringerem Aufwand.
Anwendungsbereiche der technischen Reinheitsanalyse
Die technische Reinheitsanalyse ist in vielen Branchen zu einem unverzichtbaren Element in der Praxis der Qualitätskontrolle geworden, da selbst kleinste Partikel die Leistung oder Sicherheit beeinträchtigen können.
Automobilherstellung
Autohersteller unterziehen Komponenten (wie Kraftstoffinjektoren, Motorteile und Bremssysteme) auf Rückstände metallischer oder nichtmetallischer Partikel. Bereits minimale Metallkontaminationen an einem Kolbenring oder in einer Kraftstoffleitung können Kratzer auf Oberflächen oder im Laufe der Zeit sogar Motorschäden zur Folge haben. Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen ist auch die Reinheit von Batteriekomponenten von entscheidender Bedeutung – Metallpartikel in einer Batterie können zu Kurzschlüssen oder Bränden führen. Mithilfe von Mikroskopen zur Partikelanalyse stellen die Hersteller sicher, dass jedes Teil die Reinheitsspezifikationen erfüllt, um Ausfälle zu vermeiden und langfristig die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Kolbenringe
Mikroskopische Analyse der Partikelverunreinigung einer Klebebandprobe, einer gängigen Probenahmemethode in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung
In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie spielt die Reinheitsanalyse eine entscheidende Rolle. Mikroskopisch kleine Verunreinigungen können die Lebensdauer von Komponenten verkürzen oder zu Fehlfunktionen in flugkritischen Systemen führen. Turbinenschaufeln, Hydraulikleitungen, Komponenten des Kraftstoffsystems und andere Hochpräzisionsteile werden auf Partikelkontamination geprüft, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten. Strengste technische Reinheitsstandards, wie etwa IEST-STD-CC1246E mit Einhaltung von Level 200 Note 3, erfordern detaillierte Daten zu Partikelgröße und -anzahl. Mit mikroskopbasierten Systemen zur Reinheitsprüfung können Hersteller in der Luft- und Raumfahrtindustrie Kontaminationen reduzieren, Ausfallzeiten minimieren und diese strengen Normen einhalten.
Industriefüssigkeiten und Stromerzeugung
Mikroskope zur Partikelanalyse werden auch zur Überwachung der Kontamination von Ölen, Hydraulikflüssigkeiten und anderen Flüssigkeiten verwendet, die in Industrieanlagen zum Einsatz kommen. Kontamination durch Partikel ist eine der Hauptursachen für Maschinenausfälle in Hydraulik- und ölgefüllten Systemen. So können beispielsweise Abriebpartikel in Turbinen- oder Motoröl auf einen Verschleiß der Komponenten hinweisen und kostspielige Ausfallzeiten nach sich ziehen, wenn sie nicht überprüft werden. Die Analyse der Ölreinheit, die häufig nach Normen wie ISO 4406 für die Partikelzählung in Flüssigkeiten erfolgt, hilft Wartungsteams dabei, Probleme frühzeitig zu erkennen. Durch die Untersuchung von Filtermembranen oder Ölproben unter dem Mikroskop können Ingenieure schädliche Partikel erkennen, deren Herkunft (z. B. abnormale Maschinenabnutzung) ermitteln und vorbeugende Maßnahmen ergreifen, um Ausfälle von Anlagen zu vermeiden.
Beispiel eines Ölanalyseprozesses von der Probenvorbereitung bis zur Partikelauswertung. Bild mit freundlicher Genehmigung von Europafilter Norge.
Die Überprüfung der technischen Reinheit von Spritzenfiltern stellt einen zentralen Schritt im Produktionsprozess dar.
Medizinprodukte und Elektronik
Bei der Herstellung von Medizinprodukten und Hightech-Elektronik ist ein Höchstmaß an Komponentenreinheit unerlässlich. Implantierbare Medizinprodukte wie künstliche Herzklappen und Implantate sowie medizinische Einwegprodukte, etwa medizinische Beutel und Spritzen, müssen im Wesentlichen frei von Partikeln sein, um das Risiko für die Patienten zu minimieren. Ebenso können empfindliche elektronische Komponenten, unter anderem Halbleiterwafer und Festplatten, durch ein einziges Staub- oder Metallpartikel geschädigt werden. Mikroskope zur Partikelanalyse werden verwendet, um Reinraumprozesse zu überprüfen und sicherzustellen, dass diese empfindlichen Produkte die Reinheitsanforderungen erfüllen. Durch die Partikelanalyse von Oberflächen und Montageumgebungen kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Kontaminationswerte innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben, was zu einer höheren Produktivität und Sicherheit beiträgt.
Bewährte Verfahren für die Reinheitsprüfung
Weitere Ressourcen für die Reinheitsprüfung
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Entdecken Sie, wie Sie mithilfe automatisierter Mikroskopie industrielle Partikelprüfungen von Flüssigkeiten wie Öl und Hydraulikflüssigkeiten durchführen können, um Verschleiß, Korrosion und Ausfallzeiten von Anlagen zu vermeiden.
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Das Öl ist unbedingt frei von Mikropartikeln zu halten, da Kontaminationen zu Verschleiß, Korrosion und unerwarteten Ausfallzeiten führen können. Dieser Leitfaden führt Schritt für Schritt durch den Prozess zur Gewährleistung der technischen Reinheit von Ölen – von der Probenahme und Filtration bis hin zur automatisierten Bildgebung und Berichterstellung gemäß den Standards.
Reinigungssysteme entfernen Kontaminationen aus Öl, wodurch Ölwechsel reduziert oder ganz vermieden werden können, die Lebensdauer der Maschinen verlängert und die Betriebs- und Wartungskosten gesenkt werden. In diesem Interview erklärt ein Anwendungsexperte, wie die Reinheit von Öl analysiert wird.
FAQ zu Mikroskopen für die Reinheitsanalyse
Was versteht man unter technischer Reinheitsanalyse?
Die Analyse der technischen Reinheit bezeichnet den Prozess der Erkennung und Messung unerwünschter Partikelkontaminationen auf Teilen oder Oberflächen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sie technisch rein sind (d. h. frei von schädlichen Verunreinigungen). In der Industrie wird technische Reinheit als die Abwesenheit unerwünschter Partikel oder Verunreinigungen auf der Oberfläche von Komponenten in Flüssigkeitssystemen definiert.
Wie wird eine Reinheitsprüfung an Komponenten durchgeführt?
Reinheitsprüfungen erfolgen in der Regel nach einem schrittweisen Workflow, bei dem Partikel von Komponenten extrahiert und unter dem Mikroskop analysiert werden. In der folgenden Übersicht wird der Workflow vereinfacht dargestellt:
1. Extraktion von Verunreinigungen: Zunächst wird das Teil unter kontrollierten Bedingungen gewaschen oder gespült, um alle Partikel von seiner Oberfläche zu entfernen. Die Waschflüssigkeit (häufig ein Lösungsmittel) transportiert die Partikel ab. Diese Flüssigkeit wird dann durch eine Membran gefiltert, um damit sich die Partikel für die Analyse im Filter sammeln. (In Fällen, in denen das Waschen nicht möglich ist, können andere Methode, beispielsweise die Klebebandprobe eingesetzt werden, um Partikel von der Oberfläche zu entnehmen).
2. Mikroskopische Analyse: Die Filtermembran, auf der sich die Partikel befinden, wird zur Analyse unter ein Mikroskop gelegt. Unter Verwendung einer kalibrierten Optik und Software wird eine automatisierte Partikelanalyse durchgeführt: Das Mikroskop scannt den Filter, um alle Partikel zu lokalisieren, und misst deren Größe, Form und optische Eigenschaften. In dieser Phase kann das System die Anzahl der Partikel zählen und die Maße (z. B. die Länge oder den Durchmesser jedes Partikels) über den gesamten Filterbereich aufzeichnen.
3. Partikelklassifizierung: Die erfassten Partikel werden anschließend in Kategorien eingeteilt. In der Regel sortiert die Software die Partikel nach Größenklassen (z. B. 5–15 µm, 16–25 µm), die durch die relevante Norm oder Benutzereinstellung definiert sind, und identifiziert die Partikeltypen. Ein wesentlicher Bestandteil der Reinheitsanalyse ist die Unterscheidung zwischen metallischen (reflektierenden) und nichtmetallischen Partikeln sowie die Identifizierung von Fasern (die oft separat betrachtet werden). Diese Klassifizierung hilft bei der Bestimmung der Art der Kontamination. können beispielsweise metallische Partikel auf den Verschleiß eines Metallteils hinweisen, während Fasern aus Verpackungen oder Filtern stammen können.
4. Bewertung des Kontaminationsgrades: Nachdem alle Partikel gezählt und klassifiziert wurden, erfolgt die Bewertung des Gesamtkontaminationsgrades der Komponente. Dabei werden die Ergebnisse oft mit den zulässigen Grenzwerten verglichen, die in einer Reinheitsnorm oder -spezifikation definiert sind. Beispielsweise können Normen eine maximal zulässige Anzahl von Partikeln in bestimmten Größenbereichen festlegen. Die Software berechnet anhand der Partikeldaten Reinheitscodes oder Kontaminationsgrade (z. B. ISO-Reinheitscodes für Flüssigkeiten oder Bestanden-/Nicht-bestanden-Bewertungen anhand der VDA 19-Grenzwerte für Komponenten).
5. Ergebnisbericht: Im letzten Schritt werden die Ergebnisse überprüft und ein Bericht zur Reinheitsprüfung erstellt. Der Bericht enthält in der Regel die Gesamtpartikelanzahl, die Anzahl pro Größenklasse, die Kennzeichnung der größten Partikel und die Angabe, ob das Teil die Reinheitsanforderungen erfüllt. Moderne Reinheitsanalysesysteme können auf Knopfdruck automatisch standardisierte Berichte erstellen, komplett mit Bildern der größten Partikel und Übersichtstabellen der Daten. Diese Berichte gewährleisten die Rückverfolgbarkeit und können an Kunden weitergegeben oder für Qualitätsaudits genutzt werden.
Durch welche Standards werden die Anforderungen an die Reinheit von Komponenten definiert?
Die meisten Verarbeitungsschritte für technische Reinheitsprüfungen sind in unternehmensspezifischen und internationalen Normen definiert. Diese Definitionen sind speziell auf verschiedene Anwendungen zugeschnitten. Methoden zur Bewertung der Reinheit von Komponenten sowie Methoden zur Vorbereitung der Filtermembranproben sind in internationalen Normen festgelegt. Unternehmenseigene Normen sind üblicherweise eine Abwandlung einer internationalen Norm.
In der folgenden Liste sind gängige internationale Normen für technische Reinheit aufgeführt:
Inwiefern steigern Mikroskope zur automatisierten Reinheitsanalyse die Effizienz?
Die manuelle Durchführung von Reinheitsanalysen kann zeitaufwändig sein, da auf einem einzigen Filter möglicherweise Hunderte oder Tausende von Partikeln gezählt und gemessen werden müssen. Automatisierte Systeme zur mikroskopischen Reinheitsanalyse können die Effizienz und Genauigkeit in mehrfacher Hinsicht erheblich verbessern:
- Hochdurchsatz-Scans: Durch die Automatisierung können viele Proben oder eine große Filterfläche in einem Bruchteil der Zeit analysiert werden, die für eine manuelle Inspektion erforderlich wäre. Moderne Systeme verwenden motorisierte Objektträger und optimierte Algorithmen, um den gesamten Filter schnell und zuverlässig zu scannen, sodass Sie in kürzerer Zeit ein größeres Volumen analysieren können.
- Partikeldifferenzierung in einem Durchgang: Bei herkömmlichen Methoden kann es erforderlich sein, eine Probe zweimal bei unterschiedlicher Beleuchtung (Polarisation) zu scannen, um metallische von nichtmetallischen Partikeln zu unterscheiden. Moderne automatisierte Mikroskope können diese Unterscheidung in einem einzigen Scan durchführen in einem einzigen Scan vornehmen und so die Untersuchungszeit halbieren.
- Automatisierte Klassifizierung: Die Software von Reinheitsprüfsystemen misst automatisch die Größe und Form der einzelnen Partikel und klassifiziert sie nach Größenbereich und Typ, wobei nur minimale Eingaben seitens der Benutzer erforderlich sind. Menschliche Fehler werden minimiert, und die Ergebnisse sind konsistenter und besser reproduzierbar.
- Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit: Mit automatisierten Systemen haben Anwender in der Regel die Möglichkeit, Konfigurationen oder gespeicherte Einstellungen für ihre Untersuchungen zu erstellen. Alle Mikroskopeinstellungen (wie Beleuchtung, Fokus, Kalibrierung) und Analyseparameter können gespeichert und bei jedem Durchlauf automatisch angewendet werden.
- Sofortige Berichterstellung: Bei manuellen Prozessen kann die Erstellung von Reinheitsberichten, die alle relevanten Informationen wie Partikelzähltabellen und Grafiken enthalten, eine separate, mühsame Aufgabe sein. Mit automatisierten Mikroskopiesystemen lassen sich unmittelbar nach der Analyse mit einem Klick umfassende Berichte erstellen. Alle Daten werden sicher gespeichert, sodass Bilder, Daten und Berichte zu einem späteren Zeitpunkt problemlos abgerufen werden können.