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Bild 2: Beispiel einer Reinraumzelle: Drei Module sorgen im abgebildeten Beispiel für laminare Reinluftzufuhr.
Bild 3: Zusätzlich zu den Reinraumzellen und kundenspezifischen Einhausungen gibt es kleine portable Lösungen wie zum Beispiel eine Laminar-Flow-Box.
Bild 4: Mit der leicht zu transportierenden Reinraumstation „CleanBoy“ kann Reinheit genau an den Arbeitsplatz gebracht werden, wo sie benötigt wird.

Das typische Konstruktionsmerkmal eines variabel aufstellbaren Reinraumes ist die Verbindung eines begrenzten Raumes mit einem Modul, welches mit einem Ventilator hoher Qualität und einem Filtersystem, bestehend aus einem Vorfilter und einem Hochleistungsfilter (EU 14), ausgestattet ist. Die Filterbezeichnung EU 14 bedeutet, dass dieser Filter in der Lage ist, 99,995 Prozent aller Partikel mit einem Durchmesser von  0,5 µm zurückzuhalten. Die Größe eines Moduls richtet sich nach dem Inhalt der Flow-Box (Bild 1). Es können bei größeren Reinräumen, die als „Reinraumzellen“ bezeichnet werden, auch mehrere Module nebeneinander verwenden werden. Die modernen Module zeichnen sich heute durch einen geräuscharmen Betrieb aus und verfügen über eine Filterwechselanzeige.

Bild 1: Prinzip der Flow-Box: Das typische Konstruktionsmerkmal eines variabel aufstellbaren Reinraumes ist die Verbindung eines begrenzten Raumes mit einem Modul.

Bild 1: Prinzip der Flow-Box: Das typische Konstruktionsmerkmal eines variabel aufstellbaren Reinraumes ist die Verbindung eines begrenzten Raumes mit einem Modul.Spetec

Zur Begrenzung des Reinraumes werden zwei prinzipiell unterschiedliche Konzepte angeboten: einmal ein nahezu abgeschlossener Raum, der als „Laminar Flow Box“ bezeichnet wird und ein Lamellenvorhang, der es gestattet, die dahinterliegenden Gegenstände von außen zu fassen, Geräte zu bedienen oder bei entsprechender Größe die mit reinster Luft geflutete Reinraumzelle zu betreten.

Zwei Konzepte des Reinraum-Layouts

Im ersten der beiden zu unterscheidenden Konzepte für das Reinraum-Layout wäre die Halle selbst der Reinraum, das heißt, die Peripherie und eventuell auch Montage und Verpackung stünden im Reinraum. Nach dem Reinraumsystem von Spetec Gesellschaft für Labor- und Reinraumtechnik können derartige Einhausungen, auch Reinraumzellen genannt, gebaut werden. Dabei besteht das Tragegestell aus Aluminium- oder Edelstahlprofilen, die Seitenwände sind wahlweise aus Acryl- beziehungsweise Verbundglas oder PVC-Streifen-Vorhang erhältlich. Die Materialien für Türelemente, Fenster oder Decken sind frei wählbar. Drei Module sorgen im abgebildeten Beispiel für laminare Reinluftzufuhr (Bild 2). Sind dort im Innern Apparaturen aufgestellt, so empfiehlt sich ein Reinluftstrom geringer Turbulenz, um möglichst einen vollständigen Luftaustausch sicherzustellen. Diese Reinraumzellen sind eine günstige Alternative zu Komplettreinräumen. Wie bei diesen können auch die großen Reinraumzellen mit Durchreichen, Umkleidekabinen oder Eingangsschleusen ausgestattet werden.

Als zweites Konzept ist die Abkapselung verschiedener Maschinenteile zu nennen. So kann beispielsweise die Displayproduktion durch die Verwendung von FFUs gekapselt sein, wobei ein fertiges Produkt zum Beispiel über ein daran angeschlossenes Fördersystem in einen angrenzenden Reinraum zur Weiterverarbeitung transportiert werden könnte. Dabei wird nur so viel Technik wie nötig im Reinraum belassen. Außerdem findet durch Wartung und Service keine Kontamination statt, da diese Tätigkeiten in einem abgetrennten Bereich durchgeführt werden können. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, lassen sich beispielsweise Laminar-Flow-Module von Spetec einsetzen, die in verschiedenen Größen erhältlich sind.

Passgenaue funktionelle Lösungen

Beide angesprochenen Konzepte werden von Spetec realisiert: Angefangen von der kompletten Reinraumzelle, die bis zu einer Größe von 250 m² zur Verfügung stehen, bis hin zur kundenspezifischen Lösung. Durch die eigene Projektierungsabteilung sowie die eigene Metallfertigung ist es möglich, passgenaue funktionelle Lösungen für die Einhausung einzelner Maschinenbereiche zu entwickeln, die mittels der eigenen Profiltechnik leicht umgesetzt und montiert werden können.

Zusätzlich zu den Reinraumzellen und kundenspezifischen Einhausungen gibt es kleine portable Lösungen wie zum Beispiel eine Laminar Flow-Box (Bild 3), in der es möglich ist, sich in einer normalen Fertigungsumgebung einen reinen Arbeitsplatz zu schaffen, indem sich beispielsweise Montage- oder Verpackungsaufgaben durchführen lassen. Dieser Arbeitsplatz kann je nach Modellvariante eine Größe von 0,24 bis hin zu 1,12 m² haben. In diesem Zusammenhang ist auch die mobile Reinraumstation Clean-Boy zu nennen (Bild 4). Dadurch kann Reinheit genau an den Arbeitsplatz gebracht werden, wo sie benötigt wird. Der Clean-Boy ist leicht transportabel und kann daher im Bedarfsfall an mehreren unterschiedlichen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen.

Durch die Filtration der Luft mit dem Filter EU 14 können in Abhängigkeit vom Reinheitsgrad der Umgebungsluft die ISO-Klassen 5 bis 8 erreicht werden, das heißt, es sind 1.000 bis 1 Mio. Partikel pro Kubikmeter mit dem Durchmesser von 1 µm enthalten. Der Isolationsfaktor der Laminar-Flow-Box beträgt 10³. Würde man diese Box in einen sehr guten Komplettreinraum der ISO-Klasse 6 stellen, dann sind höchstens noch zehn Partikel im Kubikmeter enthalten, die dann in der Box praktisch nicht mehr messbar sind.

Immer größere Reinraumzellen

Der Einsatz der variablen Reinräume als Ergänzung oder preiswerte Alternative zu teuren Komplettreinräumen hat zum Bau immer größerer Reinraumzellen geführt, in denen Werkbänke oder Verpackungsanlagen für Lebensmittel, Fertigungsmaschinen in der Kunststoffindustrie sowie Abfüllanlagen für pharmazeutische Produkte und andere hochwertige Apparaturen geschützt arbeiten können. Auch die Nachfrage nach kundenspezifischen Lösungen, die beispielsweise die Einhausung diverser Maschinen betreffen, nimmt stetig zu.

Diese wenigen Beispiele zeigen, dass die Reinraumtechnik und die daraus resultierenden Konstruktionen in unterschiedlichen Bereichen bereits ein wichtiges Hilfsmittel sind und notwendigerweise weitere Anwendungen hinzukommen werden. Da nicht erwartet wird, dass alle Kunden mit der Reinraumtechnik vertraut sind, bietet Spetec entsprechend der GMP-Richtlinie ihre Unterstützung bei der Planung und Inbetriebnahme bis hin zur Qualitätssicherung an.

Individuelle Reinraumkonzepte

Gerade in der Elektronikindustrie werden an die Reinheit der Luft die größten Anforderungen gestellt. Daher nimmt die Nachfrage nach moderner Reinraumtechnik weiter zu. Für das Reinraum-Layout bieten sich dabei mehrere Konzepte an. Zum einen werden ganze Produktionseinheiten in eine Reinraumzelle integriert. Zum anderen werden einzelne Funktionsbereiche oder Maschinen abgekapselt und nur so viel Technik wie nötig im Reinraum belassen.

Productronica 2015: Halle B3, Stand 240