Die Nadel
im Heuhaufen
finden.

Technische Sauberkeit:
Die INNIO Group analysiert mit ZEISS Lösung chemischeZusammensetzung von Restschmutzpartikeln.

Technische Sauberkeit:
Die INNIO Group analysiert mit ZEISS Lösung chemischeZusammensetzung von Restschmutzpartikeln.

Die INNIO Group ist ein Unternehmen mit Sitz in Jenbach (Österreich), dasinnovative Systeme für die Energieerzeugung und Verdichtung entwickelt
und herstellt. Da die Großmotoren des Unternehmens immer leistungsfähiger
und die einzelnen Bauteile zunehmend höheren Belastungen ausgesetzt
sind, führte die INNIO Group in Jenbach bereits vor 10 Jahren Standards
zur Technischen Sauberkeit ein. Zur Bestimmung der Herkunft kritischer
Restschmutz-Partikel kommt seit 2015 das Elektronenrastermikroskop ZEISSEVO zum Einsatz.

Christian Troger ist Operation Quality Leader, bei INNIO in Jenbach.

Biomethan oder Wasserstoff betrieben werden und ebnen		Kunden damit den Weg für ihren Übergang zu Net Zero. Mehrals 25.000 Jenbacher Motoren wurden bislang in rund 100Länder geliefert. Bei der Leistungsfähigkeit und in puncto
Zuverlässigkeit der Jenbacher Motoren setzt die INNIO Groupbranchenweit Maßstäbe. Und die Entwicklung geht weiter –mit deutlichen Auswirkungen auf die Bauteile der Jenbacher
Motoren. Die Steigerung der mechanischen Wirkungsgrade
auf deutlich über 50 Prozent sowie die Treibstoffflexibilität inBezug auf Methanzahl, Wasserstoffanteil und Biogase sorgt fürsteigende Spitzendrücke und Lagerlasten sowie eine höhere
thermische Belastung der Motoren. Dies macht u. a. den Einsatz		

„Selbst ein winzig kleiner metallischer Schmutz-härterer Lager und deutlich engerer Toleranzen notwendig.		

partikel kann in unseren leistungsstarken Motoren

Eine Entwicklung, die das Risiko für einen Ölfilmabriß durch ein		

erhebliche Schäden verursachen“, betont Christian Troger,

kritisches Partikel erhöht.		

Operation Quality Leader, bei INNIO in Jenbach.
Würden sich beispielsweise Metallpartikel von der Größe eines“Technische Sauberkeit ist in unserer Produktion

Sandkorns im Pleuellager befinden, wäre dadurch die Gefahr

von hoher Bedeutung, deshalb testen wir auf demgegeben, dass der Ölfilm im Lager abreißt. Ohne ausreichendeZEISS EVO Mat 25, damit können wir die technischen

Schmierung erhöht sich die Reibung zwischen Kurbelwelle

Vorgaben zu 100% erfüllen. Und unsere Motoren

und Pleuellager, was zu schwerwiegenden Schäden führen

können langlebig laufen, bei höchster Qualität.”kann. Eine Schadensbehebung wäre bei einem Motor, derwie dem Jenbacher J920 ca. 91 Tonnen wiegt und bei dem
die Kurbelwelle fast 7 Meter lang und 8,5 Tonnen schwer ist,
entsprechend aufwändig und kostspielig. Nicht zu vergessen,dass sich die Auslieferung des Motors an den Kunden deutlichverzögern würde. Je höher dabei die Leistungsdichte derMotoren, desto wichtiger wird die Technische Sauberkeit.
Vorreiter in der Branche
Mit den Motoren bietet Jenbacher Generatoren-Sets sowie
Kraft-Wärme- und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen im
Leistungsbereich von 250 KW bis 10,4 MW. Diese können mit
einer Vielzahl an Energieträgern wie Deponiegas, Klärgas,

Martin Mühlbacher, Vice President Operations & Standortleiter.

»Jenbacher Motoren (...) ebnen Kunden		den Weg für ihren Übergang zu Net Zero.

Mehr als 25.000 Jenbacher Motoren wurden
bislang in rund 100 Länder geliefert.

Für Troger steht damit außer Frage: „Mit der stetigen Weiter-besonders kritische Bereiche in der Fertigung definiert. Gut

entwicklung unserer Motoren steigt auch die Bedeutung

800 Projektbausteine kamen laut Troger so zusammen. An-der Technischen Sauberkeit.“ Eine Erkenntnis, die die INNIO

statt jedoch irgendwelche Maximalziele zu verfolgen, setzte dieGroup deutlich früher als viele andere Firmen gewann. DochINNIO Group in Jenbach konsequent auf die Umsetzung desdie Branche scheint aufgewacht. „Seit einigen Jahren kommen

Notwendigen. Und was das ist, das bestimmte nicht allein die

immer mehr Qualitätsverantwortliche und Techniker zu den

Qualitäts-sicherung. „Wir haben versucht, alle mitzunehmen“,

Fachtagungen Technischen Sauberkeit“, betont Troger.

erinnert sich der Qualitätssicherungsexperte. Auch dasManagement.

Neue Standards für die Fertigung
Mit der Entscheidung, 2012/2013 Standards für die Technische		» Denn bei der Technischen Sauberkeit geht es immer

Sauberkeit einzuführen, begann bei INNIO in Jenbach ein		

um eine Kosten-Nutzen- bzw. Risikoeinschätzung.

umfassender Change-Prozess: Inspiriert von den Erfahrungender Automobilbranche und in Anlehnung an den Leitfaden

Ungefähr 3 Millionen Euro investierte die INNIO Group bisher

VDA 19 wurde zunächst der gesamte Prozess modelliert,in Maßnahmen bzw. Lösungen für die Technische Sauberkeit.

Reinheitsspezifikationen für sensible Bauteile bestimmt undEs wurden Schleusen eingebaut, Arbeitsplätze umgestaltet,

Besonders die Kurbelwelle muss frei von Partikeln sein.

Der gesamte Prozess von der Warenanlieferung über die Fertigung
bis hin zum Versand mit Partikelfallen überwacht.

» Und um den Restschmutz auf den
Bauteilen überhaupt analysieren zu
können, wurde ein Labor mit speziell
entwickelten Anlagen für das Spülen dertonnenschweren Bauteile eingerichtet.

bestimmte Bereiche wurden eingehaust und auch die

Bauteile mit metallischen und nicht metallischen Partikeln undReinigungsvorgaben wurden geändert. Der Betonboden in derFasern kontaminierten, wurde komplett auf Kunststoffpaletten

Montage wird heute beispielsweise täglich nass gereinigt. Undumgestellt. Darüber hinaus wurde für jeden Arbeitsplatz ein

um den Restschmutz auf den Bauteilen überhaupt analysieren zu

Sauberkeitsplan entwickelt. Das heißt, es wurde genau definiert,können, wurde ein Labor mit speziell entwickelten Anlagen fürwelche Bereiche am Arbeitsplatz in welchem Rhythmus

das Spülen der tonnenschweren Bauteile eingerichtet.

gereinigt werden müssen. Und auch die Lieferanten mussten
entsprechend geschult werden. Zwei bis drei Jahre dauerte esZudem wurde ein Sauger mit speziell designten Zyklonenfilter

laut Troger, „bis wir einen guten Standard hatten“.

zur Analyse und Reinigung von kritischen Motorbereichen
entwickelt sowie in Mikroskope zur Untersuchung der		Analyse-Filter mit den aufgefangenen Restschmutzpartikeln		investiert. Und weil sich im Laufe der Zeit herausstellte, dass		

» Um diesen Standard zu halten, wird der gesamte

Prozess von der Warenanlieferung über die Fertigung
bis hin zum Versand mit Partikelfallen überwacht.

Holzpaletten nicht abreinigbar sind und so die gereinigten

Am Ablauf werden die Filter aufgefangen und mikroskopisch ausgewertet.

Wird eine Grenzwertüberschreitung festgestellt, wird der Analysefilter mit den
Partikeln genauer untersucht.

Johannes Bachmann, bei INNIO in Jenbach der Experte für Materialanalysen,

Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Raster-Elektronen-Mikroskop ZEISS EVO.

bekommt einen Filter zur Untersuchung.

Diese Partikelfallen zeigen die Belastung und mögliche

ein eigenes Raster-Elektronen-Mikroskop (REM) zu investieren.

Grenzwertüberschreitungen kritischer Bereiche an. Eine

Das REM ZEISS EVO arbeitet mit der Software für die Partikel-Schlüsselrolle für die Entdeckung und Beseitigung möglicher

analyse und -klassifizierung ZEISS Smart Particle Investigator,

Kontaminierungsquellen spielt dabei das Raster-Elektronen-die die aktuellen ISO- und VDA-Normen für die TechnischeMikroskop ZEISS EVO.

Sauberkeit erfüllt. Die Software umfasst alle Aspekte der REMSteuerung, Bildverarbeitung und Elementaranalyse in einer

Ein Raster-Elektronen-Mikroskop für dieeinzigen Anwendung. Und weil das System Partikelanalysen

Materialbestimmung

automatisch ausführt, kann es durchgehend und unbeaufsichtigt

Um die Materialzusammensetzung und damit die Herkunftarbeiten. Dies erleichtert auch Johannes Bachmann, bei INNIO inder Partikel mit ZEISS EVO überhaupt bestimmen zu können,Jenbach der Experte für Materialanalysen, die Arbeit.

müssen die Partikel zunächst vom Bauteil abgelöst werden.
Ein Prozess, der bei INNIO in Jenbach im sogenannten		» Bekommt er einen Filter zur Untersuchung, braucht

TecSa-Labor erfolgt. Die von den Bauteilen in den speziellen		er diesen nur in das Gerät einlegen und kann sich

Waschanlagen abgespülten Restschmutzpartikel werden		bereits nach ein oder zwei Stunden die Ergebnisse

mit einem Filter aufgefangen. Dieser wird vor Ort mit einem		ansehen.

Lichtmikroskop untersucht. „Durch die Bestimmung von Anzahl
und Größe der Partikel wissen wir bereits, ob Grenzwerteüberschritten werden und wie gut unsere Prozesse sind.“ Dennda die Bauteile in Risikogruppen und damit in entsprechendeSauberkeitskategorien eingeteilt sind, ist auch genau definiert,
welche Partikelgröße und -häufung kritisch ist. Wird zum
Beispiel bei einer Kurbelwelle eine Grenzwertüberschreitung
festgestellt, wird der Analysefilter mit den Partikeln genauer
untersucht. Und zwar mit einem Raster-Elektronen-Mikroskop.		

» Anfangs erfolgte diese Analyse durch externe		Dienstleister. Aber das dauerte drei Wochen und		länger. Zu lang für die Qualitätssicherung von		INNIO.

Zudem erschwerte die Einbeziehung Externer die Kommunikation und damit die schnelle Detektion von möglichen
Kontaminierungsquellen. 2015 entschied die Firma deshalb, inBachmann und Troger sind sich einig: „Mit ZEISS EVO MA 25 finden wir dieNadel im Heuhaufen“.

im» Nadel
Heuhaufen
gefunden.

Das REM ZEISS EVO arbeitet mit derSoftware für die Partikelanalyse und-klassifizierung ZEISS Smart Particle
Investigator (SmartPI).

» ZEISS SmartPI umfasst alle Aspekte der REM-Steuerung,

gefährliches Partikel aus Silizium besteht, dann ist laut Troger

Bildverarbeitung und Elementaranalyse in einerdie Wahrscheinlichkeit hoch, dass möglicherweise Schleusentore

einzigen Anwendung. Und weil das System Partikel-geöffnet waren und Sandpartikel das Bauteil kontaminiert

analysen automatisch ausführt, kann es durchgehend

haben.

und unbeaufsichtigt arbeiten.		
Neben der Struktur und Morphologie kann Bachmann am» Ohne die chemische Analyse des Partikels mit dem		

REM „würden wir nur wissen, dass wir ein Problem

angeschlossenen Bildschirm des Mikroskops dann sehen, aus		haben, aber wir wüssten nicht, wo wir

welchen chemischen Elementen die Partikel bestehen. Um		

Verbesserungen ansetzen sollten“, betont Troger.

diese Information gewinnen zu können, werden im Mikroskop
Primärelektronenstrahlen auf die Probe gelenkt. Dies führt

Relativ genau zu wissen, woher ein Partikel kommt, hilft Trogerdazu, dass die Elektronen in der Atomhülle Röntgenstrahlung

und seinem Team jedoch, die Kollegen erneut für das Problem

aussenden. Und weil das Spektrum der Strahlung für jedes

Technische Sauberkeit zu sensibilisieren bzw. Maßnahmen

Element charakteristisch ist, lässt sich mit der sogenannten

wie Umbauten einzuleiten. Auf Akzeptanzprobleme trifft

EDX-Analyse (energiedispersive Röntgenspektroskopie) dieer dabei kaum. „Bei INNIO in Jenbach wird die Abteilung

Zusammensetzung der Partikel exakt bestimmen. Bachmann,

Qualitätssicherung nicht als Polizei oder unliebsamer

der genau weiß, mit welchen Werkstoffen am StandortÜberwacher gesehen, sondern als eine Instanz, die vor Ort

gearbeitet wird, erkennt dank dieser Informationen, woher

dabei unterstützt, Fehler zu vermeiden, bevor sie auftreten unddie Partikel stammen.

Verbesserungen umzusetzen.“ Und das hat seiner Meinung
auch viel „mit der Einführung von Standards für die TechnischeSeit Jahren stabile Prozesse

Sauberkeit zu tun“.

Vor zehn Jahren, als Jenbacher Standards für die Technische
Sauberkeit einführte und die Prozesse neu definierte, analysierte
Bachmann mindestens 20 Filter pro Woche.

» Heute müssen routinemäßig nur noch wenige
Filter pro Woche betrachtet werden.
Doch auch wenn die Prozesse bei INNIO in Jenbach sehr stabil
laufen, verzichten kann und will dort keiner auf das RasterElektronen-Mikroskop. Bachmann und Troger sind sich einig:„Mit ZEISS EVO MA 25 finden wir die Nadel im Heuhaufen“.
Denn zeigt die Analyse beispielsweise, dass ein potenziell

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