Reinraumtechnik

Definition und Entstehung der Reinraumtechnik

Die Anforderungen beim Kunden bestimmen die richtige Reinheitslösung!

Definition Reinbereich

Ein Rein- oder Reinstbereich ist ein „festgelegter Bereich, in dem die Konzentration luftgetragener Partikel geregelt wird und klassifiziert ist und der zur Regelung der Einschleppung, Entstehung und Ablagerung von Partikeln im Bereich entsprechend baulich ausgeführt und betrieben wird.“ (ISO 146441-1)

Dieser Bereich kann unterschiedliche Größen haben. Nicht immer muss ein kompletter Reinraum errichtet werden, um das Produkt vor schädigenden Partikeln zu schützen.

Unter Reinraumtechnik fallen daher alle technischen und betrieblichen Maßnahmen, die eine potenzielle Kontaminationsgefahr für Produkte vermeiden.

Die Maßnahmen, die zu ergreifen sind, hängen maßgeblich vom Prozess und der jeweiligen Anforderung ab. Häufig angewandte Lösungen in der Reinraumtechnik sind Minienvironments, Kabinenlösungen, der klassische Reinraum u.v.m., die je nach erforderlicher Reinheitsklasse und Prozessspezifik ausgewählt und implementiert werden.

Übersicht Reinraumtechnik

Der Begriff Reinraumtechnik wird wegen der Silbe „Raum“ im Wort oft zu eng betrachtet. Denn Reinraumtechnik behandelt ein weitaus größeres Spektrum als nur den Reinraum selbst. Deswegen ist die englische Bezeichnung „Contamination Control“ im Grunde zutreffender.

Im Mittelpunkt der Reinraumtechnik steht immer das Produkt, welches geschützt werden soll. Gemeinsam mit der Prozessbetrachtung und den Anforderungen kann die bestmögliche Reinheitslösung gefunden und implementiert werden.

 

Der Weg zur modernen Reinraumtechnik

Die Anforderungen an Produkte und Prozesse in der Reinraumtechnik ändern sich fortlaufend. Der technologische Fortschritt sorgt in immer kürzer werdenden Abständen für Neuheiten, die individuelle Reinraumlösungen erfordern. Immer mehr Unternehmen und Branchen profitieren heute von der Produktion unter Reinraumbedingungen. Wichtig ist es, dass die  technischen Lösungen in der Reinraumtechnik stets an neue Prozesse angepasst werden.

Die genaue Entstehung ist in der Fachwelt umstritten. Einig sind sich Reinraumexperten darin, dass die Reinraumtechnik Anfang der 1960er wirklich relevant wurde. Jedoch galt die neue Technologie anfangs eher als Nischenprodukt. Im Zuge der zunehmenden Bestrebungen in der Raumfahrttechnik, in der die Reinraumtechnik einen bedeutsamen Anteil ausmacht, entstand 1963 die erste Standardisierung, der United States Federal Standard 209 (FS 209). Schnell entdeckten auch andere Branchen wie die Halbleiterindustrie die Vorteile einer Produktion unter Reinraumbedingungen. Forschungseinrichtungen und Unternehmen rund um den Globus setzten nun auf Reinraumtechnik. Daher musste dringend ein globaler Standard gefunden werden.

Im  Mai 1999 stellte das Institute of Environmental Sciences and Technology (IEST) die international anerkannte Norm ISO 14644 vor, die am 29. November 2001 den an diesem Tag zurückgezogenen US-Fed.-St. 209 ablöste. Neben Anforderungen an den Reinraum enthält diese auch Richtwerte zur Luftreinheitsqualität und -qualifizierung. Durch kontinuierliche Optimierung der ISO 14644-Richtlinien lassen sich daraus heute sogar Rückschlüsse auf Planung, Kontrolle und Betrieb eines Reinraums ziehen.

Doch auch in Deutschland erlangte die Reinraumtechnik immer größere Bedeutung. So setzten sich deutsche Ingenieure des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) immer häufiger mit der Thematik Reinraumtechnik auseinander und entwickelten eine eigene nationale Richtlinie – die VDI 2083.

ISO 14644 und VDI 2083: Wie unterscheiden sich die Richtlinien?

Bei den Richtlinienfamilien ISO 14644 und VDI 2083 handelt es sich um gleichwertige Standards für die Reinraumtechnik. Die ISO 14644 wird als internationaler Standard angesehen, während sich die VDI-Richtlinien aus der Richtlinienarbeit des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) ergeben und demnach national ausgerichtet sind.

Vergleich VDI 2083 und ISO 14644.jpg

Da die VDI 2083 mit über 20 Einzelblättern zu verschiedenen Aspekten der Reinraumtechnik das weltweit umfassendste Regelwerk darstellt, übernehmen auch andere Länder die VDI 2083 oder nehmen sich diese zum Vorbild, um eigene Richtlinien zu erweitern.

Wichtig: Die VDI 2083 widerspricht der ISO 14644 in keinem Punkt, sondern baut auf ihr auf und ergänzt sie. Ziel der VDI 2083 ist es, den aktuellen Stand der Technik abzubilden. Sie wird ständig erweitert und auch vonseiten COLANDIS wird an einer Vielzahl von Einzelblättern mitgewirkt. Denn neue Herausforderungen in Projekten erfordern zum Teil neue Standards in der Reinraumtechnik.

Standardisierung VDI 2083 und ISO 14644

Prozessgestaltung unter Reinraumbedingungen

Für eine Null-Fehler-Produktion bei reinheitsgerechter Fertigung muss stets die gesamte Prozesskette betrachtet werden. Wird auch nur ein Prozessglied vernachlässigt, verlieren Arbeitsschritte ihre Wirkung und das Produkt seine Qualität.

Bereits bei der Fertigung des Einzelteils, der Baugruppe oder der Maschine ist auf eine hohe Reinheit, die in verschiedenen Richtlinien definiert ist, zu achten, denn Kontaminationen, die in einer Maschine verdeckt existent sind, werden früher oder später die Qualität des Produktes, welches auf dieser Maschine hergestellt wird, negativ beeinflussen. Daher ist neben der reinheitsgerechten Fertigung die Einzelteilreinigung und auch die Baugruppen- und Maschinenreinigung von großer Bedeutung.

Um eine reinheitsgerechte Fertigung sicher zu stellen, ist nicht immer zwingend ein Reinraum notwendig. Diese Kosten können eingespart werden, wenn man die wichtigsten Prozesse der Kette versteht und konsequent definierte Abläufe einhält, um das Produkt optimal zu schützen. Doch nicht nur die Produktion unter reinen Bedingungen und die Reinigung der Einzelteile oder Baugruppen sind von großer Bedeutung.

Folienreinigung im Reinraum

Auch bei der Verpackung und dem Transport ist auf Reinheit zu achten. Denn oft werden gereinigte Produkte in ungereinigte Verpackungsmaterialien gesteckt. So ist beispielsweise bei der Reinigung der Verpackungsmaterialien ebenfalls auf eine hohe Reinheit zu achten. Nachdem das Produkt reinheitsgerecht verpackt wurde, sollten die Folien verschweißt und nicht einfach nur zu gefaltet werden, um eine Verunreinigung von außen zu verhindern.

In einem ausführlichen Praxisbericht erläutern wir, wie für eine reine Umgebung in der Maschine gesorgt werden kann. Eine intensive Analyse der relevanten Prozesse und der Schnittstellen ist dabei von großer Bedeutung. Fragen der Reinigung, der Verpackung, des Transportes, der Umgebungsbedingungen, der Weiterverarbeitung sowie die Einsatzbedingungen beim Endkunden sollten dabei von Anfang an betrachtet werden.

Reinraumtechnik – mit dem Circle of Performance bares Geld sparen

Die Reinraumtechnik wird oft als Hilfstechnologie oder Querschnittstechnologie und meist als reines Kostenübel angesehen. Dabei ist sie für viele Prozesse ein ganz essenzielles Thema. Ob ein Unternehmen einen Reinraum hat oder nicht, spielt zunächst eine untergeordnete Rolle. Das Unternehmen möchte zuallererst Produkte verkaufen. Erst wenn sich die Produkte nicht mehr verkaufen lassen, weil die Qualität unter den gegenwärtigen Umgebungsbedingungen leidet oder auch weil Kunden die Fertigung unter reinen Bedingungen fordern, werden Maßnahmen ergriffen.

 Circle_of_Performance.jpg

Der Circle of Performance hilft Ihnen, das Optimum aus folgenden Kriterien herauszuholen:

  • Prozesssicherheit
  • Wartungsintensität
  • Betriebskosten
  • Materialkosten
  • Flexibilität
  • Wie Sie mit dem Circle of Performance die beste Lösung für Ihren Prozess ermitteln, erfahren Sie im gratis Whitepaper!

Reinheitstauglichkeit Circle of Performance

 

Verunreinigungen lassen sich nur vermeiden, wenn Kontaminationsquellen bekannt sind:

1. Partikuläre Kontaminationen, z.B.

  • Staub
  • Haut
  • Haare
  • Make-up

2. Chemische Kontaminationen, z.B.

  • Öle (Druckluft)
  • Fette
  • Metallionen
  • Parfümmoleküle
  • Molekulare Kontamination (AMC)

3. Biologische Kontaminationen, z.B.

  • Bakterien
  • Pilze
  • Schädlinge wie beispielsweise Insekten

4. Strahlungen, z.B.

  • Licht
  • UV-Strahlung
  • Röntgenstrahlung

 

Zahlreiche Partikelquellen und verschiedene Produktanforderungen sollten somit vor Planung einer reinen Umgebung beachtet werden. Unterschiedliche Umgebungsbedingungen erfordern unterschiedliche Reinheitslösungen. Solche Lösungen können sein;

Minienvironment

Definition des Minienvironments

Entsprechend SEMI-Standard „SEMI E44-95 Guide for Procurement and Acceptance of Minienvironments“ ist das Minienvironment wie folgt definiert:

„a localised environment created by an enclosure to isolate the product from contamination and people“ - eine lokale Umgebung, die durch eine Einhausung das Produkt von Verunreinigungen und dem Einfluss des Menschen isoliert. Die Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Luftreinheitsklasse oder Temperatur) können für den Prozessbereich genau definiert werden und so benötigte Bedingungen für einen speziellen Arbeitsschritt erfüllen. Durch die physikalische Abgrenzung ist es möglich, die erforderlichen Bedingungen effizienter herbeizuführen und konstant zu erhalten. Des Weiteren stellt solch eine Minienvironment-Lösung oft eine kostengünstigere und platzsparende Alternative zum herkömmlichen Reinraum dar.

Minienvironment Reinraum

Merkmale von Minienvironments

  • Luftreinheitsklassen bis zur ISO 1 (nach DIN EN ISO 14644-1) können erreicht werden
  • Optimale Anpassung des Minienvironments an die spezifischen Produktionserfordernisse
  • Optimiertes Strömungskonzept
  • Integriertes Monitoring
  • Minimale Aufstellfläche
  • Geringe Investitions- und Betriebskosten


Welche verschiedenen Formen von Minienvironments es gibt und welche die geeignete Lösung für Ihren Prozess darstellt, beantworten wir Ihnen im Blogbeitrag „Lokale Reinraumlösung“.

Reinluftarbeitsplatz

Labor-, Fertigungs-, Montage- oder Prüfaufgaben lassen sich ebenfalls bei relativ geringem Aufwand mit einem Reinluft-Arbeitsplatz realisieren. Ähnlich wie bei einer Minienvironment-Lösung lassen sich lediglich Teilprozesse mit reiner Luft versorgen und somit Kosten sparen.

Anischt Reinluftarbeitsplatz

Mobile Reinraum-Box

Eine weitere kleine lokale Lösung für einen Teilprozess mit bestimmten Reinheitsanforderungen ist eine Mobile Reinraum-Box. Diese ist ortsveränderlich und ebenfalls für Mess- und Prüfaufgaben geeignet. Mit dieser Lösung lassen sich Kontaminationen durch luftgetragene Partikel in einer bestimmten Umgebung vermeiden.

Doch man sollte nicht nur nachfolgende Prozessschritte bei der Wahl der Reinheitsumgebung betrachten. Denn oft kann man Produkte nicht direkt weiter verarbeiten und sie müssen für eine gewisse Zeit gelagert oder von einer reinen Umgebung in eine andere transportiert werden. Hoher logistischer Aufwand ist jedoch nicht nötig.

Mobile Reinraum-Box

Lagerung und Transport unter Reinraumbedingungen

Für hochpräzise und empfindliche Produkte sind Transport und Lagerung unter Reinraumbedingungen enorm wichtig. Daher steigen die Anforderungen an Unternehmen und Zulieferer in der Hightech-Industrie kontinuierlich auch diese Prozessschritte unter reinen Bedingungen stattfinden zu lassen. Kritische Bauteile können bereits nach kürzester Zeit Schaden nehmen, sobald sie normalen Umgebungsluftbedingungen ausgesetzt sind.

  • Im Blogbeitrag werfen wir einen detaillierten Blick auf die Lagerung und den Transport von Produkten unter Reinraumbedingungen.

Ein reinstluftgespülter Transportwagen eignet sich für den innerbetrieblichen Transport von Materialien in einer hochreinen Atmosphäre. Mittels eines Lüfter-Filter-Systems im Transportwagen stellt er die Reinstluftversorgung aller sich darin befindlichen Bauteile sicher und eignet sich beispielsweise zum Transport zwischen zwei Reinraumbereichen.

Reinraumtransportwagen

Halbleiter-, Medizintechnik und andere wichtige Branchen in der Reinraumtechnik

In immer mehr Bereichen der Wirtschaft gewinnt die Reinraumtechnik an Bedeutung. Auch die Reinigung verschiedener Produkte oder Baugruppen sollte daher unter reinen Bedingungen erfolgen. COLANDIS hat so beispielsweise auch seinen Servicebereich der Reinigung mit reinen Umgebungsbedingungen versehen.

Reinraumtechnik in ForschungDoch in welchen Branchen werden reine Umgebungen genutzt?

Zusammenfassung

Es ist deutlich geworden, dass reine Umgebungen in immer mehr Bereichen an Bedeutung gewinnen. Dabei ist es besonders wichtig, die Prozesse des Kunden zu kennen und so die passende Lösung für ihn zu finden. Denn nicht immer ist der große Reinraum notwendig. Oft ist es ausreichend, lediglich Teilprozesse mit reiner Luft zu versehen, um so die Produkte optimal vor schädigenden Kontaminationen zu schützen.

Sie haben Fragen zu unseren Services oder möchten ein Angebot anfragen? Unsere erfahrenen Mitarbeiter beraten Sie gerne!

Füllen Sie hierfür bitte einfach das Formular aus und setzen den Haken bei den Produkten, an denen Sie interessiert sind.

Ihre Angaben