Wer das Thema Ultraschall in einer Arztpraxis verortet oder bei der Ultraschallreinigung an die kleinen Geräte denkt, in denen sich Schmuck reinigen lässt, der verkennt die Optionen, die die Ultraschallreinigung vor allem im Motorsport bietet. Ultraschallreiniger fallen in die Kategorie „Industriebedarf“ und haben eben dort mitnichten Handtaschenformat, sondern sogar Füllvolumina von 30 Litern. Wann Ultraschallreiniger zum Einsatz kommen können, zeigt dieser Beitrag.

Abbildung 1: So sieht ein Ultraschallreiniger für den Hausgebrauch aus. Das Funktionsprinzip dieser Reinigung basiert auf dem Prozess der Kavitation, bei dem Bläschen zum Implodieren gebracht werden und so Verschmutzungen von Bauteilen lösen. Geeignet ist dieses Verfahren, wenn Bauteile umständlich verbaut sind oder eine recht empfindliche Oberfläche haben, die via Ultraschall besonders vorsichtig gereinigt werden kann.

Was bedeutet eigentlich Ultraschallreinigung?

Beim Reinigen mit Ultraschall kommen Schallwellen zum Einsatz, die hocheffizient reinigen und gleichzeitig sehr sorgsam mit den Bauteilen und den Oberflächen umgehen. In einem Frequenzbereich von über 18 kHz, was ein menschliches Ohr kaum zu hören vermag, erfolgt die Reinigung, die in der Industrie zunehmend häufiger zum Einsatz kommt. Die Ultraschallreinigung kann dazu beitragen, ein Werkstück, an dem geschliffen oder poliert wurde, von winzig kleinen Rückständen zu befreien, um es beispielsweise für eine spezielle Beschichtung zu reinigen. Via Ultraschall lassen sich nicht nur bekannte Verschmutzungen lösen, wie etwa Öle, Fette oder Späne, sondern auch beinahe unsichtbare Staubschichten, die bei einer empfindlichen Oberfläche allerdings Schäden anrichten könnten, wenn sie beispielsweise mit einem Tuch weggewischt würden.

Wie die Reinigung mit Ultraschall funktioniert? Mithilfe der Kavitation. Einfach ausgedrückt bedeutet Kavitation übersetzt Bläschenbildung und beschreibt die Entstehung von Bläschen, die durch Schallwellen entstehen. Während der sogenannten Dekompressionsphase bilden sich Hohlräume, die wiederum in der Kompressionsphase platzen und durch den Druck kleinste Partikel von Oberflächen entfernen. Um die für diesen Prozess notwendigen Schallwellen zu erzeugen, braucht es einen Schallgeber. In Ultraschallgeräten kommen hierfür Membrane und Wandler zum Einsatz.

Druckwellen entstehen, breiten sich aus und stoßen die Kavitation an. Bezüglich der Funktionsweise gilt: Je größer die Bläschen sind, die entstehen, desto größer ist die Wirkung. Geregelt wird die Größe der Bläschen über die Frequenz. Eine kleinere Frequenz bringt größere Bläschen hervor; eine höhere Frequenz steigert die Anzahl und verringert die Größe der einzelnen Bläschen.

Um sich diese Technologie zu Nutze zu machen, sind mehrere Bauteile nötig: ein Schallwandler, ein Generator und ein Reinigungsbecken. Die heute angebotenen Ultraschallreiniger sind meist eine Kombination aus all diesen Bauteilen. Zusätzlich ist ein passendes Reinigungsmittel erforderlich, was vom Einsatzbereich abhängig ist. Da die Reinigung jedoch mithilfe der Bläschen erfolgt, empfehlen viele Hersteller Lösungen auf Wasserbasis, die umweltfreundlich, ungiftig und nicht brennbar sind. Diese Reinigungsmittel helfen aktiv bei der Reinigung, indem sie die Bindung zum zu reinigenden Werkstück verringern und die Reinigung so erleichtern.

Anwendungsbeispiel Nummer 1: Oberflächenreinigung via Ultraschall

Im Performance-Bereich ist die Ultraschallreinigung eine gängige Methode, um Oberflächen zu reinigen. Für komplexe Oberflächen, wie etwa Motorteile, Zylinderköpfe, Gehäuseteile oder Ventildeckel, ist die Ultraschallreinigung gut geeignet, um kleinste Verschmutzungen zu lösen, ohne dabei Schaden anzurichten. Die Schallimpulse der Ultraschallreinigung entfernen den Schmutz, was auch bedeutet: Die empfindlichen Bauteile müssen weder einem mechanischen Abrieb standhalten noch Kratzer an der Oberfläche riskieren. Zum Einsatz kommt das Verfahren beispielsweise bei Bauteilen, die pulverbeschichtet sind.

Anwendungsbeispiel Nummer 2: Detailreinigung via Ultraschall

Die Ultraschalltechnik ermöglicht die Reinigung von Kleinstteilen mit verwinkelten Geometrien, starren Oberflächen und weiteren bautechnischen Herausforderungen. Entfernt werden können sowohl starke Verschmutzungen, wie etwa angetrocknete Lacke, Farben, Fette und Öle sowie Rost. Gerade bei Rostbildung lassen sich via Ultraschall selbst kleinste Poren, Öffnungen und Bohrungen reinigen, ohne durch einen Abrieb die Form zu verfälschen. Motoren und Anlagenteile, Vergaser, Wellen, Filter, Pumpen und Ventile – all diese Bauteile lassen sich so via Ultraschall reinigen. Die grobe Reinigung erfolgt in einem Frequenzraum von 25 kHz; die Endreinigung findet in einem Frequenzraum von 45 kHz statt.

Anwendungsbeispiel Nummer 3: Modellautos reinigen

Während es für die großen Rennautos auf der Piste um die Funktionalität von kleinsten Bauteilen geht, wie etwa um Einspritzventile, die in verschmutztem Zustand die Starteigenschaften verschlechtern, die Leistung minimieren, den Verbrauch erhöhen und die Gasannahme erschweren, sind es beim Miniatur-Modellauto eher die Dimensionen, die eine Ultraschallreinigung zur perfekten Maßnahme machen.

Für die Reinigung eines Modellautos ist selbstverständlich kein industrielles Gerät mit großer Kapazität nötig, wohl aber ist es hilfreich, wenn das Ultraschallgerät zumindest fünf bis zehn Modellautos fassen kann, ohne dass diese aufeinander getürmt werden müssen, was die Reinigungsleistung schmälert. Mit den Rennautos im Mini-Format passiert dasselbe wie mit den einzelnen Bauteilen der großen Modelle: Sie werden durch die Kavitation von feinstem Schmutz befreit, der sich selbst in einer Fan-Vitrine nicht vermeiden lässt. Während die Reinigung mit Druckluft schier unmöglich ist, ohne die Fahrzeuge zu zerstören, bietet die Ultraschallreinigung die Möglichkeit einer effektiven Reinigung – ohne teure Reparaturschäden.

Abbildung 1: pixabay.com © Hans (CC0 Public Domain)
Abbildung 2: pixabay.com © Capri23auto(CC0 Public Domain)

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