Proyecto de estudiante para el desarrollo de un sistema de regeneración de filtros para agua ultralimpia

Módulo electrónico

Vista trasera con componentes neumático-hidráulicos para el control de los procesos de regeneración

Las M+W Products, una empresa del Grupo M+W, ha llevado a cabo en su planta de producción en Stuttgart, junto con el Centro TheoPrax del Fraunhofer ICT (www.theoprax.de) en Pfinztal, un proyecto práctico con cuatro estudiantes (de 11º grado) del Reuchlin Gymnasium en Pforzheim durante casi un año escolar. El objetivo de este proyecto estudiantil era asignar a los alumnos una tarea práctica alejada de las clases magistrales y resolverla en equipo. Para ello, el equipo de estudiantes mantuvo contacto regular con M+W durante todo el año escolar. Así, durante las visitas de los estudiantes a M+W, que se realizaban aproximadamente cada 8 semanas, construyeron un dispositivo para la regeneración automática de filtros de agua ultrapura (término técnico: Estado de regeneración del filtro UPW). El agua ultrapura se utiliza en la fabricación de microchips para la exposición de obleas y debe regenerarse periódicamente.

Las crecientes exigencias a los microchips, como los que se emplean en smartphones, tablets, etc., obligan a los fabricantes a reducir continuamente el tamaño de los circuitos. Actualmente, se fabrican microchips con un ancho de línea de 1x nm (nanómetro), y una reducción adicional en el rango de unos pocos nanómetros (1 nm = 10^-9 m) está al alcance gracias a nuevas tecnologías.

Para fabricar microchips con el estándar actual, se emplea la tecnología de inmersión en la litografía óptica. Gracias al uso de agua ultrapura (UPW), la luz láser utilizada para la exposición de las obleas se difracta para favorecer los anchos de estructura y la profundidad de enfoque en el microchip. Es comprensible que la calidad del agua deba cumplir con los más altos requisitos de pureza. Esto se logra filtrando el agua a través de varios filtros con diferentes propiedades de filtración antes de introducirlo en el proceso de exposición.

Como todos los filtros, estos filtros UPW también se saturan con sustancias extrañas tras un cierto período de uso y deben ser reemplazados o limpiados. Para ello, los filtros se enjuagan durante varias horas (entre 8 y 10 horas, dependiendo del grado de contaminación) con agua pura para eliminar depósitos y suciedad del tejido filtrante. El agua del proceso actúa como parámetro de regeneración y se analiza continuamente en busca de TOC (Componentes Orgánicos Totales) y partículas durante el proceso de regeneración. Cuando el nivel de TOC y partículas en el agua de proceso cae por debajo de un umbral definido, el filtro está libre de depósitos y puede ser reutilizado en el sistema UPW.
Hasta ahora, los filtros UPW en M+W Products se regeneraban manualmente y con un alto consumo de tiempo. Debido al aumento en el número de filtros que deben regenerarse y a los largos tiempos de proceso, el “Estado de regeneración del filtro UPW” fue revisado y automatizado en el marco del mencionado proyecto estudiantil.

El equipo de estudiantes desarrolló junto con la empresa una solución para un estado de regeneración de filtros UPW ampliado, que además de un proceso de regeneración automatizado permite la montaje de un segundo filtro. Cuando el primer filtro completa con éxito su proceso de regeneración, el estado de regeneración automáticamente activa el proceso para el segundo filtro, mientras que el proceso para el primero se cierra simultáneamente.

Con este proyecto, M+W Products, con la ayuda de los estudiantes muy comprometidos, ha dado un paso más hacia servicios automatizados. Los estudiantes pudieron realizar un proyecto innovador en estrecha colaboración con empleados de M+W y, al mismo tiempo, obtener una visión profunda en la tecnología moderna de microsistemas, lo que posiblemente también sirva como impulso para la elección de su futura carrera universitaria.

Para cualquier consulta, por favor contacte con el Sr. Dr. Ing. Dietmar Malcherek, correo electrónico: dietmar.malcherek@mwgroup.net, Teléfono: +49 711 88041624.