VDA 19 Technische Sauberkeit: Definition, Anforderungen und Prüfung

Technische Sauberkeit bezeichnet den definierten Zustand eines Bauteils, einer Baugruppe oder eines Systems hinsichtlich partikulärer Verunreinigungen – also Feststoffpartikeln die nach dem Fertigungsprozess auf oder in einem Bauteil verbleiben. Die VDA 19 ist die Normenreihe des Verbands der Automobilindustrie die Anforderungen und Prüfverfahren für technische Sauberkeit definiert. Sie gliedert sich in zwei Teile: VDA 19.1 für die Bauteilanalyse und VDA 19.2 für das fertigungsbegleitende Sauberkeitsmanagement.

Für Automotive-Zulieferer die mechanische Bauteile, hydraulische Systeme, Getriebekomponenten oder Elektromotorenteile herstellen ist technische Sauberkeit heute ein kritisches Qualitätsmerkmal – mit wachsender Bedeutung durch die Elektromobilität.

Warum technische Sauberkeit in der E-Mobilität an Bedeutung gewinnt

Technische Sauberkeit ist kein neues Thema – in der Hydraulik und Einspritztechnik sind Sauberkeitsanforderungen seit Jahrzehnten Standard. Was sich verändert hat ist der Scope: Die Elektromobilität treibt die Sauberkeitsanforderungen in Bereiche die früher keine oder weniger strenge Anforderungen hatten.

Elektromotoren und Leistungselektronik reagieren empfindlich auf leitfähige Partikel – Metallspäne oder Kohlenstoffpartikel können Kurzschlüsse verursachen. Batteriesysteme sind durch metallische Partikel gefährdet die zu Dendritenbildung und Kurzschlüssen in Batteriezellen führen können. Brennstoffzellen haben extrem enge Toleranzen gegenüber Partikelkontamination in Gaskanälen.

Wer bisher nur mechanische Bauteile mit klassischen Sauberkeitsanforderungen produziert hat und nun in die E-Mobility-Lieferkette einsteigen will, trifft auf verschärfte Anforderungen – und auf die Notwendigkeit diese nachzuweisen.

VDA 19.1: Bauteilsauberkeitsanalyse

VDA 19.1 definiert das Verfahren zur Analyse der Bauteilsauberkeit – also wie gemessen wird wie viele und wie große Partikel auf einem Bauteil vorhanden sind.

Der Analyseablauf folgt einem standardisierten Prozess. Das Bauteil wird in einer definierten Extraktionsflüssigkeit gespült oder in einem Ultraschallbad gereinigt um Partikel zu lösen. Die Extraktionsflüssigkeit wird durch ein Analysefilter filtriert. Der Filter wird gravimetrisch ausgewertet – Gesamtrückstandsmasse – und optisch oder automatisiert unter dem Mikroskop analysiert um Partikelgrößenverteilungen zu bestimmen.

Das Ergebnis ist ein Sauberkeitsprotokoll das Gesamtrückstand in Milligramm und Partikelgrößenklassen nach VDA-19-Klassifizierung enthält. Dieses Protokoll wird gegen die Sauberkeitsanforderung bewertet die der OEM oder die Komponentenspezifikation vorgibt.

VDA 19.2: Fertigungsbegleitendes Sauberkeitsmanagement

VDA 19.2 ist für die Produktionspraxis der relevantere Teil. Er beschreibt wie Sauberkeitsanforderungen in der Fertigung systematisch eingehalten und nachgewiesen werden – über den gesamten Herstellungsprozess.

Die Kernelemente sind folgende.

Sauberkeitsanforderungsmanagement: OEM-Anforderungen werden in interne Bauteilspezifikationen übersetzt und über die gesamte Prozesskette weitergegeben. Jeder Prozessschritt der potenzielle Kontaminationsquelle ist muss identifiziert und bewertet werden.

Prozessgestaltung für Sauberkeit: Fertigungsprozesse müssen so gestaltet sein dass Partikeleinträge minimiert werden. Das betrifft Bearbeitungsverfahren, Werkzeugzustand, Spülprozesse, Reinigungsanlagen, Transport und Lagerung sowie Verpackung.

Sauberkeitsgerechte Umgebung (Cleanroom-ähnliche Bedingungen): Für hochsensible Bauteile können definierte Reinigungszonen oder Reinräume erforderlich sein – mit Partikelüberwachung der Umgebungsluft und definierten Zutrittsregelungen.

Reinigungsprozesse und deren Validierung: Jeder Reinigungsschritt im Prozess muss validiert sein – also nachgewiesen sein dass er die geforderte Sauberkeitsklasse zuverlässig erreicht. Das schließt Reinigungsanlagen, Reinigungsmedien, Parameter und Standzeiten ein.

Prozessüberwachung und Bauteilprüfung: In der laufenden Serie müssen Sauberkeitsanalysen nach definiertem Prüfplan durchgeführt werden. Frequenz, Stichprobengröße und Akzeptanzgrenzen werden aus der Risikobewertung und den Kundenanforderungen abgeleitet.

Sauberkeitsklassen und Partikelgrenzen

Sauberkeitsanforderungen werden in der Regel als Partikelgrenzwerte in Form einer Sauberkeitsklasse oder eines X-Diagramms spezifiziert. Die typische Darstellung gibt an wie viele Partikel einer bestimmten Größenklasse je Bauteil oder je Filterfläche maximal zulässig sind.

OEMs definieren Sauberkeitsanforderungen produktspezifisch – ein Hydraulikventil hat andere Anforderungen als ein Karosseriepressbauteil. Für sicherheitskritische Komponenten in der E-Mobilität können die Anforderungen deutlich strenger sein als für klassische mechanische Bauteile.

Die Kunst liegt darin die Sauberkeitsanforderung des Kunden in Prüfparameter, Prozessparameter und Überwachungsintervalle zu übersetzen – und das dokumentiert nachzuweisen.

Dokumentation: Was im Sauberkeitsmanagement aufgezeichnet werden muss

Die Dokumentationspflichten für technische Sauberkeit sind umfangreich und berühren mehrere Ebenen.

Produktebene: Bauteilspezifikation mit Sauberkeitsanforderung, Prüfplan mit Methoden und Frequenzen, Validierungsnachweise für Reinigungsprozesse.

Chargenebene: Sauberkeitsanalyseergebnisse je Prüfcharge mit Datum, Prüfer und Ergebnis gegenüber dem Grenzwert. Bei Grenzwertüberschreitung: Sperrung, Ursachenanalyse und Freigabe- oder Eskalationsentscheidung.

Prozessebene: Reinigungsanlagenparameter und Wartungsnachweise, Filterstandzeiten, Mediumwechsel und Qualitätskontrollen der Reinigungsmedien.

Umgebungsüberwachung: Wenn Reinräume oder kontrollierte Umgebungen betrieben werden, müssen Partikelzählprotokolle der Umgebungsluft und Zugangsprotokolle dokumentiert sein.

Diese Dokumentation muss im Rahmen von PPAP-Einreichungen und auf Kundenanfrage jederzeit vollständig und nachvollziehbar vorliegen. Wer Sauberkeitsanalyseergebnisse chargenspezifisch im MES oder QM-System erfasst und mit den zugehörigen Produktionschargen verknüpft, hat strukturelle Vorteile bei Audits und Reklamationsbearbeitung gegenüber papierbasierten Prüfprotokollen.

Technische Sauberkeit im PPAP und bei Serienanlauf

Bei jedem Serienanlauf muss die Sauberkeit der Bauteile im Rahmen des PPAP (Production Part Approval Process) nachgewiesen werden. Dazu gehören Erstmuster-Sauberkeitsanalysen nach VDA-19-Methodik, der Nachweis validierter Reinigungsprozesse und die Vorlage des Prüfplans für die Serienkontrolle.

Wenn in der Serie Sauberkeitsüberschreitungen auftreten, sind diese als Qualitätsabweichung zu behandeln: Sofortmaßnahme, Ursachenanalyse, Kundeninformation wenn betroffene Bauteile bereits ausgeliefert wurden und Nachweis der Wirksamkeit der Korrekturmaßnahme.

FAQ

Was unterscheidet technische Sauberkeit von allgemeiner Betriebssauberkeit? Betriebssauberkeit betrifft die allgemeine Ordnung und Hygiene im Produktionsumfeld – eine Anforderung des Arbeitsschutzes und guter Fertigungspraxis. Technische Sauberkeit ist eine produktspezifische, messbare Qualitätsanforderung an Bauteile: Sie definiert quantitativ wie viele und wie große Partikel auf einem Bauteil nach der Fertigung vorhanden sein dürfen. Technische Sauberkeit ist damit eine Produkteigenschaft die geprüft, spezifiziert und zertifiziert wird.

Welche Branchen außerhalb der Automobilindustrie haben ähnliche Sauberkeitsanforderungen? Hydraulik- und Pneumatikkomponenten, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Halbleiterfertigung haben vergleichbare oder noch strengere Sauberkeitsanforderungen. Die Methodik aus VDA 19 wird zunehmend auch in diesen Branchen als Referenz herangezogen – insbesondere die gravimetrische Analyse und die Partikelgrößenklassifizierung.

Wie häufig müssen Sauberkeitsanalysen in der Serie durchgeführt werden? Die Prüffrequenz wird in der Kontrollplan-Dokumentation festgelegt und hängt von der Risikoklasse des Bauteils, der Prozessstabilität und den Kundenanforderungen ab. Typisch sind statistische Stichprobenprüfungen nach AQL-Logik oder feste Prüfintervalle – etwa eine Analyse je Schicht, je Woche oder je definierter Losgröße. Bei Prozessänderungen ist eine außerordentliche Prüfung erforderlich.

Was kostet eine Sauberkeitsanalyse nach VDA 19.1? Einfache gravimetrische Analysen mit optischer Auswertung im eigenen Labor kosten bei vorhandener Ausstattung wenige hundert Euro pro Analyse. Externe akkreditierte Laboranalysen mit automatisierter Partikelzählung und vollständigem VDA-19-Protokoll kosten typischerweise zwischen 300 und 800 Euro je Analyse – abhängig von Bauteilgröße, Extraktionsaufwand und Auswerteumfang.