Limpiar con nieve de CO2 seca y de forma segura en procesos en sala limpia

La calidad del chorro de limpieza se puede monitorizar con sensores y convertir en un valor digital que se asigna a cada pieza individual y luego se almacena y documenta. (Fuente de la imagen: 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)

El sistema quattroClean, que puede integrarse en entornos de producción en red, permite la eliminación parcial o total de contaminaciones particuladas y fílmicas de prácticamente todos los materiales técnicos en entornos limpios. (Fuente de la imagen: acp systems AG)

Las paredes internas, fabricadas en acero inoxidable electropolido, cuentan con superficies extremadamente lisas y fáciles de limpiar. (Fuente de la imagen: acp systems AG)

En un sistema quattroClean diseñado para una aplicación en la tecnología médica y su integración en una sala limpia, un robot alimenta las piezas al proceso de limpieza por chorro. (Fuente de la imagen: acp systems AG) / En un sistema quattroClean diseñado para una aplicación en dispositivos médicos y su integración en una sala limpia, un robot alimenta las piezas al proceso de limpieza por chorro. (Fuente de la foto: acp systems AG)

Para la limpieza de sensores, el sistema de chorro de nieve de CO2 fue integrado en un módulo estándar equipado con un suministro de aire limpio y un sistema de preparación de medios para el dióxido de carbono líquido y el aire comprimido. (Fuente de la imagen: acp systems AG)

Como factor esencial de calidad en la fabricación, la limpieza de componentes es imprescindible y cada vez con mayor frecuencia los procesos de limpieza deben realizarse en un entorno limpio. La tecnología comprovada quattroClean ofrece ventajas en cuanto a procedimientos, diseño, seguridad del proceso y automatización.

Ya sea en la industria automotriz y de proveedores, óptica, tecnología médica, industria de semiconductores o micromecánica, los procesos de limpieza son tecnologías clave en numerosos sectores industriales para garantizar la calidad y funcionalidad de los productos. Los requisitos de limpieza varían según el producto, la fase de fabricación y el siguiente paso en la cadena de producción, por ejemplo, recubrimiento, unión, montaje o embalaje. Cada vez más, los procesos de limpieza en entornos limpios o en salas blancas son necesarios.

La tecnología modular quattroClean de acp systems AG ha demostrado ser potente, segura y económica en estas tareas de limpieza. Por ello, reemplaza cada vez con más frecuencia los métodos tradicionales como la limpieza húmeda-química. Entre las razones se encuentran que el sistema de limpieza requiere mucho menos espacio de producción y genera menores costos de inversión y operación.

Cuatro efectos para superficies limpias y libres de residuos

El proceso utiliza dióxido de carbono líquido, inagotable, no corrosivo y no inflamable como medio de limpieza. Se produce como subproducto en procesos químicos y en la generación de energía a partir de biomasa, por lo que es neutro para el medio ambiente.

El elemento central del sistema de limpieza es un anillo de doble material sin desgaste. A través de este, se dirige el dióxido de carbono no inflamable y no tóxico. Al salir de la boquilla, el dióxido de carbono se relaja en una nieve fina de CO2, que es agrupada por un chorro de aire comprimido en forma de anillo y acelerada a velocidad supersónica.

Cuando el nieve de CO2 enfriada a -78,5°C y con un enfoque preciso impacta en la superficie a limpiar, se produce una combinación de efectos térmicos, mecánicos, de sublimación y de solvente. La interacción de estos cuatro mecanismos elimina contaminantes particulados y en película, como microesporas, polvo, abrasión, residuos de medios de procesamiento, pastas pulidoras, agentes desmoldantes, siliconas, flux, humo y rastros de combustión, de manera segura y reproducible. Las contaminaciones desprendidas son expulsadas por la fuerza aerodinámica del aire comprimido y eliminadas mediante una aspiración integrada. El dióxido de carbono cristalino se transforma completamente en estado gaseoso durante la limpieza, por lo que la pieza queda inmediatamente seca. Las contaminaciones desprendidas son expulsadas de la superficie del componente por la fuerza aerodinámica del aire comprimido y aspiradas junto con el dióxido de carbono sublimado del módulo de limpieza.

La limpieza se realiza de forma respetuosa con el material, permitiendo tratar superficies sensibles y de estructura fina. El método de limpieza en seco es adecuado para piezas de prácticamente todos los materiales y combinaciones de materiales técnicos.

Limpieza total o parcial con rendimiento homogéneo

Gracias a su escalabilidad, el sistema quattroClean puede adaptarse de manera sencilla y eficiente a diferentes geometrías de componentes para una limpieza parcial o total. Según la tarea, se utilizan una o varias boquillas individuales o un arreglo de boquillas. La tecnología patentada garantiza un rendimiento de limpieza homogéneo incluso en superficies grandes.

Todos los parámetros del proceso, como los volúmenes de aire comprimido y CO2, el número de boquillas, el área y el tiempo de chorro, se ajustan con precisión mediante pruebas en el laboratorio de acp systems para cada aplicación, propiedades del material y contaminantes a eliminar. Estos pueden almacenarse como programas específicos para cada pieza en el control del sistema.

Para mantener una alta calidad del proceso, las boquillas pueden monitorearse individualmente en cuanto a suministro de CO2 y aire comprimido, consistencia y duración del chorro, y los valores medidos se almacenan automáticamente. La concentración de CO2 en la entrada y salida del sistema, en la zona adyacente al entorno de producción, puede ser monitoreada con sensores certificados a nivel mundial.

Sistemas para limpieza manual, semi-automática y automática completa

El criterio para el diseño de los sistemas son los requisitos específicos de limpieza y ciclo de producción. Sobre esta base, acp systems desarrolla conceptos de sistemas a medida, basados en módulos estándar, para soluciones manuales, semi-automáticas y automáticas completas, tanto como soluciones independientes como integradas en la producción y en entornos de producción en cadena. Esto es posible gracias a la compatibilidad con Industria 4.0. La máquina puede integrarse fácilmente en sistemas superiores mediante interfaces estandarizadas y controlarse a través de ellas. Para una documentación completa y trazabilidad, todos los parámetros del proceso se registran, almacenan y transmiten automáticamente al sistema superior.

Diferentes conceptos para diseño en salas blancas

Cuando se produce en un entorno limpio, la limpieza busca fundamentalmente evitar que contaminantes del entorno ingresen o se liberen en él, y prevenir la recontaminación de la pieza de forma segura. Para estos sistemas, se integra un tratamiento adecuado del dióxido de carbono líquido y del aire comprimido. La entrada y salida de aire, la aspiración y el equipamiento, como componentes para automatización y su ubicación, se ajustan a la clase de sala blanca correspondiente. Un aspecto importante en el diseño del módulo de limpieza es crear condiciones de flujo óptimas para asegurar la eliminación rápida y segura de contaminantes removidos. La adaptación del sistema a los requisitos de pureza específicos del cliente y a las condiciones espaciales se realiza mediante diferentes soluciones.

La solución económica: concepto Clean-Machine

Para aplicaciones donde solo es necesario realizar la limpieza en condiciones de pureza, se recomienda el concepto de máquina limpia. Estos sistemas están equipados con una cápsula que integra el suministro de aire limpio. Una sobrepresión ajustada en el módulo de limpieza evita que aire contaminado por contaminantes sea aspirado del entorno. Fabricados en acero inoxidable pulido electroquímicamente, estos sistemas tienen superficies internas muy lisas, fáciles de limpiar.

Esta solución, entre otras, utiliza un fabricante de sensores para limpiar partículas de sensores sensibles antes del embalaje. La alimentación del sistema se realiza mediante una bandeja diseñada según el principio Poka Yoke, en la que se colocan bandejas con sensores sucios en una posición definida. Cuando la bandeja está en posición, una unidad de captura específica, ubicada en una línea, recoge dos sensores y los transporta a la unidad de limpieza, donde un mecanismo especial los toma. Luego, dos boquillas emiten chorros en un ángulo definido sobre los sensores, que giran durante el proceso de limpieza. Las partículas eliminadas se expulsan inmediatamente y de forma dirigida mediante un módulo de extracción de aire de la celda de limpieza. Tras la limpieza, el mecanismo de agarre devuelve los sensores a la bandeja de reingreso. Se mantiene una separación estricta entre piezas "sucias" y "limpias" para evitar recontaminaciones. Los sensores se almacenan en bandejas de reingreso alimentadas por un segundo sistema de bandejas.

Aplicaciones en salas blancas

También en salas blancas, se emplean sistemas completamente encapsulados que se integran en la sala limpia. La entrada de aire limpio se realiza con presión negativa. El aire se aspira desde la sala limpia y se expulsa mediante la aspiración integrada en el módulo de limpieza. Esto evita que partículas u otras contaminaciones ingresen a la entorno limpio.

Este sistema, por ejemplo, se utiliza en un fabricante de tecnología médica para limpiar stents. Un desafío fue ajustar de manera óptima el proceso de limpieza a componentes muy delicados. El stent debe mantenerse firmemente durante la limpieza, evitar deformaciones y garantizar la eliminación confiable de partículas adheridas y residuos en película. Esto se logró desarrollando una sujeción especial que un robot acerca al haz de limpieza.

Un fabricante de sistemas de litografía para la industria de semiconductores impuso requisitos muy altos para la equipación en salas blancas. Se equipó, entre otros, el tratamiento de medios para el aire comprimido y el dióxido de carbono líquido con sistemas de filtración especiales que garantizan un suministro de medios sin partículas ni hidrocarburos. La aspiración de contaminantes y el CO2 sublimado se realiza mediante un sistema de filtración de tres etapas.

El sistema integrado en la sala blanca se emplea para limpiar un componente óptico para litografía EUV (radiación ultravioleta extrema), que está muy contaminado con residuos y rastros de humo. La limpieza se realiza con una boquilla. Un robot la mueve en un patrón de movimiento establecido, a una distancia precisa, sobre la superficie a limpiar. En comparación con el proceso húmedo químico anterior, el tiempo de limpieza se ha reducido significativamente y ya no se requieren productos químicos ni agua. Además, el proceso es más suave y con mejores resultados.