Reine Umgebung auch in der Maschine - Ein Praxisbericht

In immer mehr Industriebetrieben wird es notwendig die Umgebung partikelarm bzw. partikelfrei zu gestalten, da die immer empfindlicher werdenden Produkte durch entsprechende Partikel schwer beschädigt werden können. Auch wenn sich die Produktionsumgebung in einem Reinraum befindet, ist dies noch kein Garant dafür, dass die darin integrierten Maschinen dieselbe Luftreinheitsklasse erreichen, wie deren Umgebung.

Die Ausgangslage

Vor eben dieser Herausforderung stand auch einer unserer Kunden: ein Maschinenhersteller, der Messgeräte für berührungslose und zerstörungsfreie Charakterisierungen von Oberflächen und Schichten zur beidseitigen Probeninspektion herstellt. Nach einer ausführlichen Analyse der Produktionsprozesse konnte festgestellt werden, dass beim Schließen der Maschine der reine Luftstrom aus der Reinraumumgebung nicht in das Innere der Maschine gelangen konnte. Zusätzlich generierte diese auch während des Betriebs Partikel. Somit kann es durchaus vorkommen, dass innerhalb einer Maschine eine höhere Partikelkonzentration herrscht als in der Reinraumumgebung außerhalb der Maschine.

Jene „Unreinheit“ der Maschinen kann große Probleme mit sich bringen. Ein unerwünschter Partikel auf einer dieser Proben kann das Testresultat maßgeblich verfälschen oder die Ausschussrate erhöhen.

Die Lösung

Um einen geeigneten Lösungsansatz zu entwickeln, mussten für die notwendige Analyse zunächst Messungen innerhalb der Maschine durchgeführt werden. Durch die Messungen konnte schließlich nachgewiesen werden, dass die tatsächliche Konzentration innerhalb der Maschine lediglich einer ISO-Klasse 8 (Partikelreinheitsklasse der Luft nach DIN EN ISO 14644) entsprach und somit die Befürchtungen der „Unreinheit“ bestätigte.

Testphase 1

Der erste Lösungsansatz bestand darin, ein Fan-Filter-Modul (Fan Filter Unit) in die Maschine zu integrieren, welches die reine Luftversorgung auch im Inneren der Maschine gewährleisten kann. Um die Idee zunächst zu testen, wurden Standard-Fan-Filter-Module an die Maschine angeschlossen, welche noch nicht individuell an die Gegebenheiten der Maschine angepasst waren.

Obwohl die Module noch nicht exakt für die Maschine angepasst waren, führte diese kurzfristige Lösung bereits zu einer Reduktion der Partikelanzahl und somit zu einer verbesserten Luftreinheitsklasse nach ISO 6.

Testphase 2

Nach den ersten erfolgreichen Anfangstests, stand nun das Problem der exakten Anpassung des Fan-Filter-Moduls an die Maschine im Raum. Zunächst wurden die Filter-Module an der Maschinenoberfläche integriert, wodurch die Module fest installiert und die Maschine mit einem vertikalen Luftstrom versorgt werden konnte.

Zusätzlich musste das Fan-Filter-Modul mit Ionenstäben versehen werden, um dem Thema Elektrostatik zu begegnen. Dadurch ergab sich allerdings ein weiteres „Reinheitsproblem“, da diese Ionenstäbe ebenfalls gereinigt werden mussten. Um diesen Reinigungsaufwand zu minimieren, wurden die Ionenstäbe in einer Art Schublade verarbeitet. Eine einfache und schnelle Reinigung ist somit jederzeit möglich.

Finaler Lösungsansatz

Der erste Lösungsansatz war für den Maschinenhersteller und dessen Oberflächenmessgeräte allerdings eher ungeeignet, da diese der beidseitigen Probeninspektion dienen und daher auch beidseitig von reiner Luft umströmt werden müssen. Somit kam nur ein horizontaler Luftstrom als Lösung in Frage.

In Zusammenarbeit mit dem Kunden wurde letztendlich ein Lösungsansatz umgesetzt, bei dem die mit Blech verschlossene Maschinenrückseite mit einem Fan-Filter-Modul verbunden worden ist.

• Hier finden Sie alles Wissenswerte zur Reinraumtechnik.

Das Ergebnis

Ein entscheidender Vorteil dieser Lösung ist, dass der Kunde das Modul problemlos selbst mit zwei Verschlüssen integrieren kann. Durch die seitliche Integration kann ein vertikaler Luftstrom erzeugt werden, der die Ober- und  Unterseite der Probe mit reiner Luft umströmt.

Durch den gemeinsam realisierten Lösungsansatz konnte schließlich eine optimale Luftreinheit für die sensiblen Proben auch innerhalb der Maschinen und somit ein partikel- und fehlerfreier Messprozess für den Maschinenhersteller ermöglicht werden. Die Konstruktion eines preisintensiven Reinraums kann, wie an diesem Beispiel gezeigt, oftmals durch diese schnelle, einfach und kostengünstige Variante im Maschineninnenraum substituiert werden.

Da sich sowohl Kundenansprüche als auch technische Maschinenvorgaben verändern, ist für eine erfolgreiche Realisierung der Lösung eine kontinuierliche Anpassung des Lösungskonzept notwendig. Wenn Sie nun erfahren möchten, inwiefern eine solche Lösung auch für Ihre Maschinen ratsam wäre, treten Sie doch gerne unverbindlich mit uns in Kontakt. Wir beraten Sie jederzeit!