Instalaciones de producción que cumplen con los estándares de pureza según la ley

Instalaciones de producción que cumplen con los estándares de pureza según la ley

Reunión de lanzamiento del Grupo Industrial »Materiales Aptos para Salas Limpias CSM, Fase 4« el 28 de enero de 2009 en el Fraunhofer IPA en Stuttgart

Situación inicial

En una variedad de componentes técnicos, la demanda de mayor rendimiento y velocidad, así como la reducción de peso y consumo de energía, se realiza mediante un proceso de miniaturización. Esta tendencia, observada y persistente desde hace varias décadas en ciencia y tecnología, requiere, entre otras cosas, la provisión de entornos de producción controlados y «puros». Su tarea es minimizar las influencias que puedan dañar el producto. Los entornos llamados «salas limpias», creados inicialmente principalmente para la microelectrónica y la microtecnología, ahora se encuentran en casi todos los sectores de alta tecnología.

Dependiendo del sector y del proceso, diferentes factores de pureza tienen un efecto dañino en el producto. Una encuesta realizada en 2003 por el Fraunhofer IPA confirmó que para los participantes del mercado, el mayor peligro en la producción pura sigue siendo las partículas — las partículas más pequeñas en el rango micrométrico — seguidas de contaminantes moleculares (desgasificación) y fenómenos de descarga electrostática (ESD).

En los últimos años, se ha observado un cambio en las causas de contaminación: el propio sala limpia tiene solo una influencia marginal en las contaminaciones de la fabricación. Incluso el personal, que hasta hace aproximadamente 15 años tenía la mayor influencia en la limpieza de un entorno de producción, pierde potencial de contaminación debido a su desplazamiento fuera de las áreas críticas. Por otro lado, el riesgo de contaminación proveniente de las máquinas de producción, que aumenta con el uso creciente de soluciones de automatización, se estima actualmente en más del 40 % por expertos.

Las instalaciones de producción y, por ende, los materiales utilizados en ellas, que generalmente están en contacto directo con el producto, se están convirtiendo en el factor de contaminación más importante y controlable en una producción pura. Esta tendencia también se refleja en la encuesta realizada por el Fraunhofer IPA: el 91 % de los operadores de producciones puras consideran que la pureza de los materiales es la variable más importante a controlar. Para más del 85 % de las empresas participantes, existe la necesidad de una base de datos de materiales y productos con información sobre su aptitud para la pureza. Elegir materiales para las instalaciones de producción de modo que solo se produzcan contaminaciones mínimas o no críticas es una preocupación sumamente importante para la industria, aunque hasta ahora poco investigada.

Desarrollo sostenible del Grupo Industrial

Gracias a la respuesta generada por la encuesta realizada en el marco de un análisis de mercado en la industria, el Fraunhofer IPA pudo crear el Grupo Industrial »Materiales Aptos para Salas Limpias CSM«.

El objetivo principal del grupo industrial es proporcionar a los diseñadores de instalaciones para entornos de producción pura herramientas que faciliten la selección de materiales aptos para la pureza. La condición previa para esto es una comunicación estrecha entre los usuarios finales de las instalaciones y los constructores de las mismas. El grupo industrial funciona como una plataforma adecuada: actores clave de las industrias relevantes participan en ella y desarrollan junto con el Fraunhofer IPA procedimientos confiables para la prueba y evaluación de la aptitud de los materiales para la pureza (ver Fig. 1). La sostenibilidad del trabajo del grupo industrial se refuerza mediante su participación en la creación de estándares y directrices actuales, en los cuales se integran los procedimientos de prueba del grupo.

A través de numerosas pruebas de materiales en diferentes combinaciones de cerámica, metal, recubrimientos y plásticos, que los participantes pueden seleccionar libremente según sus necesidades, desde hace dos años se ha ido formando un repositorio de conocimientos exclusivo y extenso sobre la aptitud de los materiales para la pureza. Los participantes tienen acceso a todos los materiales investigados en el grupo a través de una base de datos de resultados basada en internet, única en el mundo, y se benefician de los efectos sinérgicos de un amplio grupo de participantes, que aporta un conjunto de datos de materiales en rápido crecimiento. La interfaz gráfica amigable de la base de datos, con varias funciones de consulta, permite a los usuarios emplear los resultados de las pruebas de materiales de manera dirigida y provechosa para el desarrollo, planificación y optimización de sus instalaciones de producción.

Ejemplo de implementación

En el desarrollo de un sistema de limpieza automatizado, ya se pudo aprovechar el conocimiento del grupo industrial. Para evitar valores excesivos e inaceptables de emisión de partículas durante el uso posterior de la máquina, se realizaron pruebas preliminares con posibles materiales. Gracias al procedimiento de evaluación desarrollado en el grupo industrial, se pudo reducir y evaluar previamente la cantidad de materiales candidatos antes de la realización de la instalación. El resultado es un sistema de limpieza casi a medida en cuanto a pureza (ver Fig. 2).

Perspectivas

Para permitir una evaluación siempre lo más integral posible de los materiales en cuanto a su idoneidad para instalaciones de producción aptas para la pureza, además de las investigaciones sobre emisión de partículas, comportamiento ESD y desgasificación, se planean ampliaciones adicionales de los procedimientos de evaluación, como el estudio de la liberación de partículas de materiales en vacío y análisis microbiológicos, importantes para aplicaciones en ciencias de la vida. La decisión sobre los próximos pasos se tomará el 28 de enero de 2009 durante una reunión de lanzamiento abierta y sin compromiso del Fraunhofer IPA en Stuttgart, a la que están cordialmente invitados todos los interesados.

El grupo industrial continúa abierto a la incorporación de nuevos socios que aporten sus inquietudes y materiales específicos en las investigaciones, para seguir manteniéndose a la vanguardia de la industria.