Alta pureza requiere limpieza técnica en toda la cadena de procesos

La tecnología CNp: un cambio de juego en procesos de Alta Pureza: El año pasado, LPW obtuvo, además de los derechos internacionales, las patentes europeas del proceso CNp, que se ha utilizado durante años y se ha desarrollado internamente (Nucleación Cíclica). CNp actúa directamente en la capa límite de una pieza, incluso en contornos internos de difícil acceso (como, por ejemplo, implantes 3D o en capilares y lumen finos). Mediante oscilaciones de presión controladas en la curva de presión de vapor específica del líquido, la formación de burbujas de vapor generadas, los efectos de limpieza de la cavitación suave, así como un intercambio de medios efectivo, se eliminan las impurezas y, si es necesario, se eliminan de forma segura las contaminaciones residuales arrastradas. Con la combinación de ultrasonidos y CNp como potenciador del proceso, LPW también resuelve tareas muy difíciles, por ejemplo, en medicina o en tecnología de vacío ultraalto.

Nueva planta CNp: Pequeña potencia para la máxima Alta Pureza: Nuevo en el portafolio de LPW es el sistema estándar compacto de cámara PowerJet CNp. El sistema de dos etapas con cámara de vapor intermedia integrada ocupa apenas unos 4 m² y, además de los procesos de limpieza ultrasónica y nucleación cíclica (CNp), también cuenta con el secado necesario para niveles de exigencia más altos. Esto puede realizarse en forma de aire caliente o mediante secado por infrarrojos en vacío. Además, la nueva planta está equipada con una cámara de tratamiento integrada en los dos tanques de carga para productos de hasta un tamaño de 600 x 400 x 300 mm y un peso de hasta 150 kg. La construcción tipo sándwich soporta los procesos de limpieza y enjuague, así como también el secado, mediante un nivel de temperatura más alto. El circuito de recirculación cuenta con una filtración de flujo completo integrada con una superficie de filtro de más de 4 m² y unidades de filtro de hasta 0,5 µm. Actualmente, esta pequeña potencia está disponible en dos versiones. Más información: www.lpw-cleaning.de.

1. Nuevos productos en la tecnología médica, como implantes fabricados mediante adición, plantean nuevos desafíos a los fabricantes de equipos de limpieza. Además, se suman los requisitos regulatorios (en Europa, el Reglamento de Dispositivos Médicos), que hay que gestionar. (Foto: LPW)

2. Estructuras capilares, como en conductos y tubos finos, están sujetas a los más altos estándares de limpieza (según su uso). Debido a su relación de aspecto (la proporción entre el diámetro interior y la longitud), estos componentes hacen imposible el uso de la mayoría de los métodos de limpieza conocidos y también ponen a prueba los procesos de enjuague y secado. Aquí una capilar de vidrio de 300 mm de longitud con un diámetro interior de aproximadamente 50 µm. (Foto: LPW)

3. En la tecnología láser y de ultra alto vacío, la limpieza se enfrenta a superficies delicadas y de alta precisión, como en este ejemplo con espejos. (Foto: LPW)

4. Las influencias del secado en el grado de limpieza técnica a menudo se subestiman. La secadora de recirculación de aire energéticamente eficiente tiende a concentrar las partículas más finas de contaminantes orgánicos e inorgánicos, lo que resulta en una recontaminación de las piezas. Por ello, LPW utiliza sistemas infrarrojos desacoplados del entorno. (Foto: LPW)

Todo la industria manufacturera se encuentra en un proceso de cambio tecnológico. Y en todo el mundo. Los conceptos de movilidad modificados, la digitalización y la fabricación de productos completamente nuevos conducen a mayores requisitos de limpieza técnica. La limpieza por sí sola ya no es suficiente. Entornos altamente limpios y subprocesos finamente coordinados en toda la cadena de procesos son tan relevantes como la tecnología de limpieza adecuada en sí misma. Esto exige nuevos procedimientos, formas de pensar y una comprensión ampliada por parte de los fabricantes de equipos y sus clientes.

Por lo tanto, la limpieza técnica ya no se logra únicamente a través del proceso de limpieza. Eso fue ayer. En tareas de alta pureza modernas, se trata de componer una sinfonía de procesos integral y de aclarar qué impacto tiene, por ejemplo, el preproceso en la capacidad de limpieza de una pieza, cómo se presenta la limpieza con sus parámetros internos inmediatos y cómo debe diseñarse el proceso posterior con sus factores que influyen en la calidad durante el transporte de la pieza limpia al lugar de uso (\"Point of Use\").

En detalle, cada sector tiene sus propios efectos especiales: por ejemplo, en la fabricación de instrumentos de análisis, en la medicina, en la tecnología de vacío alto o en la tecnología de sensores, así como en el sector automotriz (movilidad eléctrica y pilas de combustible), los requisitos en cuanto a limpieza técnica en relación con niveles de contaminación filmosa, pigmentaria, biológica, tóxica o atómica, aumentan en la rutina de producción. En la fabricación aditiva (AM), es decir, la producción de componentes impresos en 3D con formas geométricas complejas o estructuras capilares, la importancia del grado de pureza definido en superficies de difícil acceso se vuelve cada vez mayor. Además de estos factores relacionados con el producto, se añade la exigencia de trazabilidad y validación a lo largo de toda la cadena de procesos.

Experiencia e investigación

LPW Reinigungssysteme GmbH se ha establecido en los últimos años en todo el mundo como socio para soluciones de plantas personalizadas en el segmento de alta pureza. Los sistemas se utilizan en muchas áreas de alta tecnología y cumplen con los requisitos de limpieza más estrictos. Además, los especialistas de Riedenich están intensamente involucrados en la investigación y realizan en su propio centro de pruebas y servicios amplios ensayos y servicios de limpieza por contrato, incluso en condiciones de sala limpia. Los principales tendencias y aprendizajes de procesos derivados de la experiencia y la investigación en el área de limpieza fina y ultrafina se pueden resumir de la siguiente manera:

En general:
– Los preprocesos deben evaluarse en cuanto a sus efectos positivos y negativos sobre el grado de limpieza técnica. El enfoque está en las operaciones de manejo, los materiales auxiliares y de operación utilizados, o en los parámetros ambientales y del entorno.
– Cuanto más estable sea un preproceso respecto a la contaminación neta que genera, más eficientemente y con mayor seguridad se podrán cumplir los requisitos de limpieza.
– Cambios no planificados, como el cambio de materiales auxiliares, de operación o herramientas, modificaciones geométricas de las piezas o tiempos de espera no previstos, afectan negativamente la limpieza, llegando incluso a su fracaso.

Estos conceptos básicos se aplican, en mayor o menor medida, a cada proceso de limpieza. Con las nuevas tareas de alta pureza, se añaden aún más características:
– Contaminaciones filmosas, pigmentarias o también biológicas, tóxicas o atómicas se \"ocultan\" en la capa límite laminar, directamente en la superficie de la pieza.
– En combinación con una geometría compleja, posiblemente capilar, o una disposición muy compacta del material a limpiar, muchos procesos y medios de limpieza establecidos (húmedos o transportados por gas) solo son viables en forma limitada o no son adecuados.
– Además, hay que tener en cuenta las influencias de las condiciones ambientales (palabra clave: contaminación cruzada), el riesgo de contaminación por parte de la propia planta de limpieza y el uso de medios inadecuados.
– También el proceso posterior al \"puerta de calidad\" de limpieza presenta sus propios riesgos. Existe una distancia temporal y espacial entre la obtención de un nivel de limpieza requerido y el lugar donde se necesita. Un daño o contaminación por manejo incorrecto, embalaje inadecuado o parámetros ambientales no adecuados, así como efectos de envejecimiento o cambios por almacenamiento y tiempos de espera prolongados, arruinan el resultado arduamente logrado en el camino hacia el uso final.

Alta pureza de mini a XXXL

Hasta aquí la teoría y la lista de prioridades de la alta pureza. Adaptados a la rutina de las plantas, estos proyectos del portafolio de LPW reflejan bien la práctica.

Fabricación aditiva: Para un fabricante estadounidense de dispositivos médicos e implantes, las prótesis de cadera fabricadas por adición debían ser libres de restos de polvo tras la impresión 3D. En el proceso de fabricación, se genera una forma geométrica porosa que inicialmente está contaminada con restos de polvo. En etapas posteriores, puede ocurrir contaminación en la geometría interior, por ejemplo, por un acabado mecánico. Por tanto, se requieren dos procesos de limpieza: uno tras la impresión y otro inmediatamente después del acabado final, antes del embalaje. LPW diseñó para esta tarea un sistema de doble cámara totalmente automatizado del tipo PowerJet modular, con una combinación ultrasónica y de ultrasonido en ambas cámaras y una separación adecuada de los restos de polvo.

Componentes de tecnología de vacío alto: En este campo, se trabaja principalmente con piezas sensibles para la producción de semiconductores, que presentan contaminaciones orgánicas-filamentosas y moleculares-atómicas. Así, el proceso de limpieza en sí está integrado en etapas clave de calidad en el proceso de fabricación. Una de estas etapas es la limpieza húmeda antes de entrar en la sala limpia (normalmente ISO 5), previa a la \"bake out\" en un horno de alto vacío para cumplir con los requisitos finales de limpieza orgánica. LPW suministra desde hace muchos años sistemas complejos de alta pureza para la limpieza húmeda final antes de la sala limpia ISO-5, en Europa, Asia y Norteamérica. En la UE, los proveedores directos e indirectos de ASML, como la división de semiconductores de Trumpf, son algunos de los usuarios. En EE. UU., clientes como Applied Materials. Y en Asia, recientemente llegó el primer sistema XXXL-Grade1 para su entrega al socio de larga data VAT Malaysia. Para estas tareas — la limpieza húmeda final para eliminar contaminaciones filmosas antes del \"bake-out\" en la sala limpia — se construyeron sistemas automatizados de múltiples cámaras, con una combinación ultrasónica de múltiples frecuencias en todas ellas, enjuagues con agua ultra pura y un secado por vacío con IR adaptado (libre de recontaminación).

Funciones de los fabricantes de equipos

Los nuevos requisitos no pueden abordarse con viejas formas de pensar y procedimientos. Por ello, el equipo de LPW ha centrado desde 2008 sus esfuerzos en las nuevas tareas y, tras análisis y evaluaciones exhaustivas de las megatendencias en diferentes sectores industriales, ha llevado a cabo una profunda transformación de la empresa y sus productos, que sigue siendo ágil hasta hoy. Además de reestructurar procesos internos y procedimientos, se ha dado gran énfasis a la formación y capacitación del personal. También se han revisado y desarrollado completamente todos los sistemas de limpieza, y se han elaborado listas de materiales prohibidos. Se modificaron los procesos de enjuague y secado, y se adaptaron todos los sistemas de manejo y automatización. La monitorización digital de procesos se mejoró y actualmente se encuentra en un proceso intensivo de I+D, en colaboración con especialistas externos.

Por último, se creó una nueva unidad de negocio con ingeniería de aplicaciones, que además de ofrecer nuevos servicios (por ejemplo, formación, planificación y soporte en aplicaciones, simulación de procesos, optimización de eficiencia en energía y calidad, y limpieza por contrato en salas limpias), coordina las actividades de I+D. Todas estas soluciones técnicas, procesos y procedimientos se desarrollan en colaboración estrecha con los clientes en un proceso de co-ingeniería, probándose y cuestionándose continuamente. A veces, esto representa un reto para ambas partes, pero es absolutamente necesario para que las nuevas tareas y requisitos tengan éxito.