Čištění suchým ledem s CO₂ a bezpečně v čistém prostoru

Kvalita čistícího paprsku může být sledována senzory a převedena na digitální hodnotu, která je přiřazena každé jednotlivé části a následně uložena a zdokumentována. (Zdroj obrázku: acp systems AG) / The quality of the cleaning jet can be monitored with sensors and converted into a digital value which is assigned to each individual part and then stored and documented. (Photo source: acp systems AG)

Systém quattroClean, který lze integrovat do propojených výrobních prostředí, umožňuje částečné nebo úplné odstranění částicové a filmové kontaminace prakticky ze všech technických materiálů v čistých prostředích. (Zdroj obrázku: acp systems AG) / The quattroClean system, which can be integrated into networked manufacturing environments, enables the partial or full-surface removal of particulate and filmic contamination from practically all technical materials in clean environments. (Photo source: acp systems AG)

Vnitřní stěny jsou vyrobeny z elektropolírované nerezové oceli, což zajišťuje velmi hladké a snadno čistitelné povrchy. (Zdroj obrázku: acp systems AG)

V quattroClean systému určeném pro použití v medicínském zařízení a integrovaném do čistírny provádí robot dodávání dílů do procesu tryskání. (Zdroj obrázku: acp systems AG) / In a quattroClean system designed for a medical device application and integration into a cleanroom, a robot feeds the parts to the jet-cleaning process. (Photo source: acp systems AG)

Pro čištění senzorů byl systém CO2 sněhového trysku integrován do standardního modulu, který je vybaven přívodem čistého vzduchu a systémem přípravy médií pro kapalný oxid uhličitý a stlačený vzduch. (Zdroj obrázku: acp systems AG) / K čištění senzorů byl systém CO2 sněhového trysku integrován do standardního modulu s přívodem čistého vzduchu a systémem přípravy médií pro kapalný oxid uhličitý a stlačený vzduch. (Zdroj fotografie: acp systems AG)

Jako klíčový faktor kvality výroby je čištění dílů nezbytné a stále častěji je třeba provádět čisticí procesy v čistém prostředí. Osvedčená technologie quattroClean nabízí výhody z hlediska postupu, návrhu, procesní bezpečnosti a automatizace.

Ať už v automobilovém a dodavatelském průmyslu, optice, lékařské technice, polovodičovém průmyslu nebo mikrotechnologii – čisticí procesy patří v řadě odvětví k klíčovým technologiím, které zajišťují kvalitu a funkčnost produktů. Požadavky na čistotu se liší v závislosti na produktu, fázi výroby a dalším kroku v výrobním řetězci, například nanášení povlaků, bonding, montáž nebo balení. Čím dál tím častěji jsou nutné čisticí procesy v čistých prostředích nebo v čistých místnostech.

Modulární technologie sněhového tryskání quattroClean od acp systems AG se osvědčila při těchto čisticích úlohách jako výkonná, procesně bezpečná a ekonomická. Proto stále častěji nahrazuje tradiční metody, například mokro-chemické čištění. Důvody jsou mimo jiné to, že systém čištění zabírá výrazně méně výrobní plochy a způsobuje nižší investiční a provozní náklady.

Čtyři účinky pro bezzávadně čisté povrchy

Postup využívá tekutý, neomezeně skladovatelný a nekorozivní oxid uhličitý jako čisticí médium. Vzniká jako vedlejší produkt chemických procesů a výroby energie z biomasy, a proto je ekologický.

Jádrem systému čištění je bezopotřebení dvousložková kruhová tryska. Jím je veden nehořlavý a netoxický oxid uhličitý. Při výstupu z trysky se oxid uhličitý uvolňuje do jemného sněhu CO2, který je shromažďován samostatným kruhovým tlakem vzduchu a urychlován na rychlost přesahující rychlost zvuku.

Když se sněhový, dobře zaostřený proud vzduchu s teplotou -78,5 °C dostane na čištěný povrch, dochází ke kombinaci tepelného, mechanického, sublimace a rozpouštědlového efektu. Tato čtyři mechanismy účinku účinně a reprodukovatelně odstraňují částice a filmové nečistoty, například mikrošpínu, prach, otěr, zbytky obráběcích médií, leštící pasty, separační prostředky, silikony, tavidla a stopy kouře. Odstraněné nečistoty jsou odfouknuty aerodynamickou silou vzduchu a odstraněny integrovaným odsáváním. Krystalický oxid uhličitý během čištění zcela přechází do plynného stavu, takže čištěný díl je ihned suchý. Odstraněné nečistoty jsou odfouknuty vzduchovým proudem z povrchu dílu a spolu s sublimovaným CO2 jsou odsáty z čisticí komory.

Čištění je šetrné k materiálu, takže je možné ošetřovat i citlivé a jemně strukturované povrchy. Suchá metoda čištění je vhodná pro dílce z prakticky všech technických materiálů a jejich kombinací.

Celoplošné nebo částečné čištění s homogenním výkonem

Díky své škálovatelnosti lze systém quattroClean snadno a úsporně přizpůsobit různým geometriím dílů pro částečné nebo celoplošné čištění. V závislosti na úkolu se používá jedna nebo více trysek nebo pole trysek. Patentovaná technologie zajišťuje i u velkých ploch homogenný čisticí výkon.

Všechny procesní parametry, jako jsou objemové průtoky stlačeného vzduchu a CO2, počet tryskajících trysek, rozsah a doba trysku, jsou přesně přizpůsobeny pomocí testů v technickém centru acp systems na základě konkrétní aplikace, vlastností materiálu a nečistot, které je třeba odstranit. Tyto parametry lze uložit jako dílčí programy v řídicím systému zařízení.

Pro udržení konstantní vysoké kvality procesu lze jednotlivé trysky monitorovat z hlediska dodávky CO2 a stlačeného vzduchu, konzistence a doby trysku a naměřené hodnoty automaticky ukládat. Koncentrace CO2 v oblasti vstupu a výstupu zařízení, která sousedí s výrobním prostředím, je možné sledovat pomocí certifikovaných senzorů po celém světě.

Systémy pro manuální, poloautomatické a plně automatické čištění

Velikost zařízení je určena požadavky na čistotu a takt čas. Na základě toho acp systems realizuje na standardních modulech založené, na míru šité, manuální, poloautomatické a plně automatické koncepce zařízení – jak samostatná řešení, tak pro integraci do výroby a řetězových výrobních prostředí. To je umožněno kompatibilitou systému s Industry 4.0. Zařízení lze jednoduše začlenit do nadřazených řídicích systémů prostřednictvím standardizovaných rozhraní a řídit je přes ně. Pro bezproblémovou dokumentaci a sledovatelnost jsou všechny procesní parametry automaticky zaznamenávány, ukládány a předávány řídicímu systému.

Různé koncepty pro čisté místnosti

V případě výroby v čistém prostředí je hlavním cílem čištění zabránit kontaminaci z okolí nebo její uvolnění do okolí a spolehlivě zabránit rekontaminaci dílu. U zařízení určených pro tyto aplikace je integrováno odpovídající zpracování tekutého oxidu uhličitého a stlačeného vzduchu. Přívod vzduchu, odsávání a vybavení, například komponenty pro automatizaci a jejich umístění, jsou vždy přizpůsobeny odpovídající třídě čistoty. Při návrhu modulu čištění je kladen důraz také na vytvoření optimálních proudových podmínek, aby bylo možné rychle a spolehlivě odstraňovat nečistoty. Přizpůsobení zařízení specifickým požadavkům na čistotu a prostorovým podmínkám zákazníka je řešeno různými variantami.

Ekonomické řešení: koncept Clean-Machine

Pro aplikace, kde je třeba pouze čištění za čistých podmínek, je vhodný takzvaný koncept Clean-Machine. Tato zařízení jsou vybavena kapslí, do nichž je integrována dodávka čistého vzduchu. Přizpůsobený přetlak v čisticím modulu zabraňuje nasávání kontaminovaného vzduchu z okolí. Díky výrobě z elektropolírované nerezové oceli mají tato zařízení uvnitř velmi hladké povrchy, které se snadno čistí.

Toto řešení využívá například výrobce senzorů k čištění částic z citlivých senzorů před balením. Napájení zařízení je zajištěno zásuvkou navrženou podle principu Poka Yoke, do které jsou vloženy šuplíky s nečistými senzory v definované poloze. Jakmile je šuplík v poloze, odebere jej speciální držák umístěný na lineárním systému a přenese jej do čisticí jednotky, kde jej zachytí speciální uchopovací mechanismus. Poté dva trysky vystřelí v definovaném úhlu na senzory, které se během čištění otáčejí. Odstraněné částice jsou okamžitě a cíleně odfouknuty přes odvodní modul z čisticí komory. Po čištění jsou senzory vráceny zpět do lineárního držáku. Přitom je důsledně oddělen „špinavý“ a „čistý“ díl, aby se zabránilo rekontaminaci po čištění. Senzory jsou ukládány do recyklovacích zásobníků přiváděných druhým systémem zásobníků.

Aplikace v čisté místnosti

Zařízení, která jsou integrována do čisté místnosti, jsou plně kapslová. Dodávka čistého vzduchu je zde realizována podtlakem. Vzduch je odsáván z čisté místnosti a odváděn přes integrovaný odsávací systém čisticího modulu. To zabrání vniknutí částic nebo jiných nečistot do čisté místnosti.

Toto řešení je například využíváno u výrobce lékařských technologií pro čištění stentů. Výzvou bylo optimální sladění čisticího procesu s velmi jemnou součástí. Stent musí být během čištění bezpečně upevněn, deformace musí být vyloučena a musí být zajištěno spolehlivé odstranění přilnavých částic a filmových zbytků. To bylo dosaženo vývojem speciálního držáku dílů, který je robotem přiváděn do čisticého paprsku.
Velmi vysoké požadavky na čistotu a vybavení čisté místnosti měla firma vyrábějící lithografické systémy pro polovodičový průmysl. Například byla vybavena speciální filtrační zařízení pro přípravu médií pro stlačený vzduch a tekutý oxid uhličitý, které zajišťují médium bez částic a uhlovodíků. Odstraňování nečistot a sublimovaného CO2 je řešeno třístupňovým filtračním systémem.

Zařízení integrované do čisté místnosti je určeno k čištění optické součásti pro EUV (extrémní ultrafialové záření) litografii, která je velmi znečištěná usazeninami a stopami kouře. Čištění probíhá pomocí trysky. Robot ji pohybuje podle předem stanoveného pohybového programu ve přesně definované vzdálenosti nad čištěným povrchem. Ve srovnání s předchozím mokro-chemickým procesem se doba čištění výrazně zkrátila a již nejsou potřeba chemikálie ani voda. Navíc je čištění šetrnější a s lepším výsledkem.