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Reinraum zum Mitnehmen

Das mobile, zeltähnliche Reinraumsystem Cape lässt sich in weniger als einer Stunde aufbauen – sowohl in Innenräumen als auch in wettergeschützten Außenbereichen. Cape schützt empfindliche Produkte beim Herstellungsprozess und vermeidet Querkontaminationen. Darüber hinaus lassen sich Anlagen und Produkte unter der Einhausung sterilisieren.

Schon geringe Kontaminationen von Produkten führen in vielen Branchen zu Qualitätseinbußen. Geraten Verunreinigungen und Keime auf Automatisierungskompomenten, Werkzeuge, Mikrochips, Raumsonden oder medizintechnische Bauteile, kann dies zu mangelhaften Endgeräten führen. Deshalb lagern Unternehmen ihre kontaminationssensitiven Fertigungs- und Montageschritte in Reinräume aus. Diese sind jedoch teuer, nicht überall verfügbar und schützen nicht vor Querkontaminationen. Oftmals müssen auch die Reinräume selbst keimfrei gehalten werden, etwa beim Aufbau oder bei der Wartung von Automatisierungskomponenten.

Mit Cape bekommen Hersteller nun eine mobile, kontaminationsfreie Fertigungsumgebung, die Luftreinheiten der ISO-Klassen 1 bis 9 bietet. Unternehmen können es in Industriehallen oder auch im Außenbereich aufstellen, sofern ein fester Untergrund sowie ein Wetter- und Witterungsschutz vorhanden ist. Es lässt sich in der industriellen Fertigung in kurzer Zeit in bestehende Produktionsbereiche integrieren. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA entwickelt diesen Reinraum, maßgeschneidert auf die Kundenbedürfnisse, in unterschiedlichen Ausführungen, Formen und Größen – wahlweise mit und ohne Boden. Die kleinste Variante misst 30 x 30 cm² – etwa für Lötprozesse. Eine Zeltvariante mit einem Gewicht von 60 kg hat die Maße 3 x 3 x 4 m³.

Cape besteht aus einem ausgasungsarmen, wasch- und sterilisierbaren Spezialgewebe, das wie eine Käseglocke von der Decke herabgelassen werden kann oder am Boden aufgebaut wird. Eine Konstruktion aus doppelrahmigen GFK-Segmenten hält das Gewebe. Die Steckverbindungen aus Aluminium werden werkzeugfrei arretiert. Für den Aufbau sind keinerlei Hilfsmittel und Werkzeuge erforderlich, sodass Materialkosten entfallen und die Montage schnell erfolgt. Für die 3 x 3 x 4 m³ große Variante sind nur 30 Minuten erforderlich, für das 11 x 12 x 7 m³ große System ein bis zwei Tage. „Um einen herkömmlichen Reinraum dieser Größe zu installieren, benötigt man ein bis zwei Monate“, sagt Dr. Udo Gommel, Leiter der Abteilung ‚Reinst- und Mikroproduktion‘ am Fraunhofer IPA. „Zudem sparen Unternehmen Betriebskosten, wenn der Reinraum nicht benötigt wird“. Der Transport des Systems erfolgt in einer stabilen Box aus Aluminium, die sich auch als Luftfracht verschicken lässt.

Cape genügt höchsten Reinheitsanforderungen, unter anderem der ISO-Klasse 1. Das bedeutet, dass ein Kubikmeter Luft nicht mehr als zehn Partikel von 0,1 µm Größe enthalten darf. Dieser ultrareine Bereich ist etwa eine Milliarde mal sauberer als die Umgebungsluft.

Ein eigens entwickeltes Strömungskonzept gewährleistet eine sterile Fertigungsumgebung. Das Luftverteilsystem, das unter anderem eine Filteranlage umfasst, sorgt für eine homogene Strömungsverteilung, die Strömungsführung ist gerichtet. Da Cape aus einer durchlässigen, ausgasungsfreien und elektrostatisch ableitbaren Gewebehülle besteht, kann die Luft gleichmäßig radial von innen nach außen durchgedrückt werden. Indem man die relativen Luftdruckverhältnisse ändert beziehungsweise das Druckgefälle umkehrt, kann man entweder den Zeltinnenraum oder auch den Bereich außerhalb schützen.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: Cape eignet sich für den Einsatz in der Chipfertigung, der Medizintechnik, der Lebensmittelindustrie oder der Satellitenmontage, aber auch die Automobilbranche profitiert von dem kompakten Reinraum on Demand – beispielsweise in der Batteriezellen- oder der Brennstoffzellenfertigung. „Cape kann selbst in Krisengebieten eingesetzt werden, etwa um eine reine und sterile Umgebung bereitzustellen, wenn vor Ort kein Operationssaal vorhanden ist", sagt Gommel.

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