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Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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Techno-SCOPEFertigung und Montage im partikelarmen Umfeld

Die Miniaturisierung in der Technik und der Trend zur höheren Präzision stellen Hersteller vor neue Aufgaben. Viele Branchen, die sich vor Jahren noch wenig Gedanken über Reinraumtechnik machen mussten, sehen heutzutage mit dieser Technologie die Möglichkeit, sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen oder neue Entwicklungssprünge zu machen. Für diese werden meist keine hochklassigen Reinsträume benötigt, sondern Reinräume der Klasse 100.000 (ISO 8 nach ISO 14644) oder ,,Sauberräume" ohne genaue Klassifizierung. Dementsprechend entwickelt sich auch das Angebot am Markt, wie zum Beispiel beim Reinraumanbieter Nerling. Bekannt für sein innovatives Klimakonzept für temperaturstabile Messräume hat der Mittelständler die natürlichen Eigenschaften seiner Industrietrennwand konsequent für die Reinraumanwendung weiterentwickelt und durch fehlende Produkte, wie eine Reinraumdecke, ergänzt. Durch Kooperationen mit Klima- und Lüftungsfachfirmen entstand so ein Leistungsportfolio, das mit den großen der Branche vergleichbar ist. Die Stärken des Mittelstandes, wie Flexibilität und Kundennähe bleiben voll erhalten und ermöglichen die Durchführung auch komplizierter Raumanwendungen in kurzer Zeit.

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Techno-SCOPE: Fertigung und Montage im partikelarmen Umfeld

Für die Entwicklung des Reinraumkonzeptes ist es wichtig, zuerst die Faktoren zu analysieren, die maßgeblich die Qualität des Endproduktes entscheiden. Nur so kann eine passende Lösung gefunden werden.

So wenig wie möglich, so viel wie nötig

Der größte Einfluss geht dabei nicht nur von der Partikelanzahl, sondern auch von den relevanten Partikelgrößen aus. Es gilt in dieser Grauzone der Reinraumtechnik die kritische Partikelgröße abzuschätzen und sich dabei nicht von üblichen Angaben aus der Mikroelektronik verunsichern zu lassen, wo bereits ein 0,3 Mikrometer großer Partikel wie ein Felsbrocken auf den Leiterbahnen liegt. Meist sind bei Sauberräumen erst Partikel von Bedeutung, die ein Vielfaches größer sind, was entscheidende Einsparungen bei der Filtertechnik zulässt. Ein weiterer wichtiger Ansatzpunkt ist die Fläche des Reinraumes, da das Raumvolumen wesentlich die Dimensionierung der Lüftungs- und Klimaanlage beeinflusst.

Doch jede Technik hat Ihre Grenzen, wenn der Faktor Mensch vergessen wird. Der Mensch hat durchschnittlich 1,75 Quadratmeter Hautoberfläche, die sich ungefähr alle 5 Tage einmal erneuert. Im Klartext heißt dies: 10 Millionen Partikel pro Tag können im ungünstigsten Fall in den Reinraum abgegeben werden. Um diese Belastung zu reduzieren, ist geeignete Reinraumkleidung, zumindest in Form eines Kittels, notwendig. Kopfhauben oder Kappen sind außerdem zu empfehlen. Das verantwortliche Verhalten der Mitarbeiter im Reinraum und die Einhaltung von Reinigungsvorschriften ist deshalb ein wichtiger Bestandteil für einen reibungslosen Betrieb.

Um die störenden Partikel vom Objekt so gut wie möglich fern zu halten, sollte auf die Trennung der Normalumgebung vom sauberen Bereich besonders geachtet werden. Sowohl der Zugang der im sauberen Bereich arbeitenden Mitarbeiter wie auch die Materialzu- und Abfuhr sollte mit Schleusen geregelt werden. Es empfiehlt sich, die Türen dieser Schleusen so gegeneinander abzusichern, dass immer nur eine Tür geöffnet werden kann.

Mehr als Chips und Pillen

Die folgende Beispiele geben einen Überblick über die Einsatzmöglichkeiten von Rein- und Sauberräumen abseits der üblichen Halbleiter- und Pharmaanwendungen:

Werkzeugmaschinenhersteller aus Tuttlingen: (Reinraum Klasse 100.000)

Für die Endmontage der modernen Hochgeschwindigkeitsspindeln mit bis zu 40.000 Umdrehungen pro Minute ist ein partikelarmes Umfeld notwendig. Luftgetragene Partikel entscheiden über die Qualität der extrem engen Passungen. Das kann für eines der Herzstücke der Maschine nicht hingenommen werden. Der Reinraum löst dieses Problem und ermöglicht es außerdem den hochqualifizierten Mitarbeitern ein optimales Arbeitsumfeld zu bieten. Dazu gehört nicht nur ein temperaturstabiles Raumklima, sondern auch die zugfreie Klimatisierung über ein großflächiges Druckplenum.

Kunststofffolienhersteller in Österreich: Sauberraum zur Kapselung der kompletten Fertigungsmaschine für den Herstellungsprozess von Folien für die Lebensmittelindustrie.

Kunststoffspritzer in Selb: Spritzen von Kunststoffteilen für die Medizintechnik mit anschließender Verpackung im Reinraum der Klasse ISO 7 (10.000).

Leiterplattenhersteller aus Düren: (Im Bereich des Laminarflow bis Klasse 10.000)

Die Miniaturisierung in der Elektronik und die damit verbundene Reduzierung der Leiterbahnenquerschnitte lassen wenig Spielraum für Qualitätsschwankungen zu. In diesem Fall sind luftgetragene Partikel, die in die Kupferschicht eingepresst werden, die Hauptursache für Leiterbahndefekte. Durch eine vollständige Automatisierung des Herstellungsprozesses und die Fertigung unter Reinraumbedingungen konnte eine signifikante Qualitätssteigerung und erheblich geringere Ausschussquoten erreicht werden.

Automobilzulieferer aus Gelnhausen: Luftgetragene Partikel in Hydraulikschläuchen führen zu Fehlfunktionen in Hochleistungsventilen. Deshalb müssen die Hydraulikleitungen in partikelarmen Räumen montiert und verpackt werden.

Automobilzulieferer aus Bamberg: Die moderne Dieseltechnologie geht in den Grenzbereich der mechanischen Fertigung. Ventile für hochgenaue Dosierung, Druck von über 1200 bar, Düsendurchmesser 0,2 mm konisch geformt. Kritische Teile sind sowohl das Einspritzventil, als auch die Kraftstoffleitungen.

wird von Herrn Chall gesetzt!

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