Confrontare i sistemi di misurazione del particolato tra loro

Le camere bianche stanno diventando sempre più importanti per gli ambienti industriali: le linee guida VDA 19 e ISO 16232 hanno introdotto requisiti vincolanti per l'industria automobilistica e l'ingegneria meccanica per controllare e mantenere la pulizia tecnica. La pulizia dei componenti è qui un importante criterio di qualità, poiché è decisiva per l'affidabilità e il funzionamento delle macchine e dei pezzi di produzione: "Si tratta di rilevare eventuali contaminazioni e di quantificare le particelle nocive", spiega Ralf Nerling, direttore generale del gruppo Nerling e membro del consiglio di amministrazione di CEC. "Con questo know-how, i dipendenti possono produrre in modo più efficiente e anche risparmiare tempo e denaro".

Impianto completo con catena di processo per l'analisi della qualità
Per poter garantire la pulizia dei componenti, di solito è necessario installare una camera bianca o un sistema di camera bianca e controllare regolarmente le condizioni della stanza o dei prodotti. "L'analisi della pulizia può essere appaltata dai produttori di componenti a laboratori accreditati o effettuata nel laboratorio di un'azienda", dice Nerling. Quando si gestisce un laboratorio di pulizia, è fondamentale che sia implementato direttamente nell'ambiente di produzione - e in modo tale che le distanze tra le fasi di produzione e il laboratorio siano brevi. Questo riduce il rischio di contaminazione e assicura un flusso ininterrotto di materiali.

Tuttavia, una soluzione globale individuale che tenga conto di tutto ciò e che risponda in modo ottimale alle condizioni del sito era precedentemente associata a costi molto elevati e a una pianificazione logistica estesa. Poiché i produttori dei singoli componenti della camera bianca raramente avevano una visione della catena di processo prima e dopo l'uso della loro attrezzatura, una discussione completa della sequenza del processo e un'ampia consultazione erano possibili solo in misura limitata. A parts2clean 2017 a Stoccarda, il Cleaning Excellence Center ha quindi presentato un sistema completo con una catena di processo completa dalla pulizia all'analisi della qualità nella camera bianca secondo VDA 19.1, in cui sono state coinvolte complessivamente più di 20 aziende: In dettaglio, la sbavatura (Benseler) e la pulizia dei componenti (Dürr Ecoclean) nella camera bianca così come il trasporto attraverso la zona grigia per mezzo di un carrello a saracinesca compatibile con la camera bianca (Kögel) nella camera bianca del laboratorio di prova (Ner-ling) sono stati dimostrati per provare la pulizia dei componenti. Nel laboratorio di prova della camera bianca classe ISO7 o anche ISO8 (Nerling) è stata mostrata la sequenza di processo risciacquo (occhiali) - asciugatura del filtro (Binder) - gravimetria (Sartorius) - microcopia (Jomesa) e produzione del protocollo (CleanControlling).

Garantire la qualità della misurazione
Diversi metodi standardizzati possono essere utilizzati per determinare la pulizia: "In primo luogo, le particelle vengono estratte dall'oggetto del test utilizzando ultrasuoni, spruzzando, risciacquando, scuotendo o tramite un impianto di prova vicino all'applicazione", spiega Nerling. "Vengono filtrati e successivamente analizzati". A seconda del tipo di particella, vengono utilizzati vari sistemi di microscopia e scanner a letto piatto.

Per le particelle metalliche, per esempio, viene effettuata una microscopia a luce riflessa polarizzata linearmente. Per le dimensioni delle particelle > 3 µm, la microscopia materiale è più adatta, per le particelle > 25 µm, la stereomicroscopia è più adatta.

Per garantire una misurazione corretta e risultati precisi a lungo termine, si raccomanda ai laboratori interni di controllare i loro sistemi di misurazione del particolato come parte della loro gestione della qualità secondo ISO 9001 e di includere i risultati del confronto interlaboratorio nel loro manuale di gestione della qualità. Le prove di laboratorio interlaboratorio eseguite da un fornitore indipendente, in cui campioni di riferimento identici sono testati utilizzando le stesse procedure ma sistemi di misurazione diversi, sono particolarmente adatte a questo scopo. Non solo offrono la possibilità di ottenere un'analisi precisa della propria qualità di misurazione, ma anche di confrontare i risultati di misurazione del proprio sistema in modo anonimo con quelli di altri laboratori. Per i laboratori di prova accreditati, è persino obbligatorio partecipare regolarmente a confronti interlaboratorio, come quelli offerti dal CEC tre volte all'anno: "Secondo la norma ISO/IEC 17025, un'autovalutazione delle procedure è prima necessaria per ottenere l'accreditamento", spiega Nerling. "Inoltre, lo standard richiede la partecipazione annuale a un confronto interlaboratorio per garantire la qualità dei risultati a lungo termine.

Test comparativi uniformi secondo VDA 19.1
I confronti interlaboratorio del CEC seguono sempre una procedura standardizzata: In primo luogo, un laboratorio registra i suoi diversi sistemi di misurazione per il confronto interlaboratorio, indipendentemente dal produttore del sistema. "Sono ammessi vari strumenti di misurazione ottici: sistemi di microscopia stereo, zoom e materiale, così come scanner piatti", dice Nerling. Successivamente, al laboratorio viene fornito un filtro di prova per ogni sistema registrato, che viene testato dal partecipante stesso secondo l'analisi standard di VDA19.1.

I dati risultanti da questo esame sono trasferiti in un rapporto di prova. "I contenuti richiesti sono il numero misurato di particelle delle diverse tipologie (differenziazione in particelle metalliche lucide e non lucide e fibre), nelle rispettive classi di dimensioni da 50 μm a > 3.000 μm, nonché la percentuale di occupazione del filtro con particelle e fibre, misurata rispetto all'area totale della membrana del filtro", dice Steffen Haberzettl, office manager del CEC. "Inoltre, le particelle e le fibre più grandi e seconde più grandi sono specificate per le singole tipologie, così come la loro misura di lunghezza e larghezza". Una volta che i rapporti di prova di tutti i sistemi di misurazione sono stati ricevuti dal CEC, la valutazione confidenziale viene effettuata secondo la norma DIN 38402-45/3/.

"In questo processo, lo z-score viene calcolato per ogni valore misurato delle rispettive dimensioni delle particelle nelle singole classi di dimensioni per ottenere una dichiarazione sulla classificazione dei rispettivi risultati di misurazione", spiega Haberzettl. "L'identificazione delle particelle più grandi e delle seconde più grandi, nonché delle fibre, viene effettuata tramite un confronto basato sulle immagini.

Inoltre, si calcola la deviazione della lunghezza e della larghezza dalla media". Una volta che questo è completato, tutti i partecipanti ricevono un rapporto di risultato reso anonimo per ogni sistema di misurazione registrato, che permette loro di confrontare i loro risultati con quelli degli altri laboratori. In questo modo, i potenziali punti deboli possono essere identificati ed eliminati immediatamente.

La soluzione
Per garantire l'anonimato dei partecipanti, è stata assegnata una chiave numerica ad ogni sistema di misurazione, che rende il rispettivo strumento e i suoi risultati identificabili solo per il laboratorio associato.

Infine, ogni sistema che ha partecipato con successo riceve un badge di prova CEC che permette ai revisori di identificare immediatamente quando lo strumento è stato coinvolto l'ultima volta in un test.