Técnica de pureza en el Fraunhofer IPA

Hace 30 años, el Instituto Fraunhofer de Stuttgart para Tecnología de Producción y Automatización IPA puso la tecnología de pureza en su agenda. Desde entonces, su compromiso en este campo ha crecido constantemente. Hoy en día, es una de las instituciones líderes a nivel mundial. Cuenta no solo con la mayor sala limpia de prueba de clase ISO 1, de 200 metros cuadrados, 6,50 metros de altura, sino también con equipos de alta precisión para la validación de la pureza. Esto lo posiciona de manera excelente. »La combinación de limpieza y prueba así como evaluación de pureza es única«, dice el jefe del departamento »Reinst- y Microproducción«, Udo Gommel. El instituto cubre toda la gama de tecnología de pureza, desde el concepto de pureza para instalaciones de producción y entornos de producción limpios hasta su implementación. Limpian componentes individuales o incluso satélites completos con diferentes técnicas, clásicamente con ultrasonidos o gas ionizado, húmedo o seco, o con procedimientos de limpieza con CO2 desarrollados por ellos mismos y únicos. También ofrecen capacitación y certificación como parte de su cartera de servicios.

»DISPOSITIVO PROBADO FRAUNHOFER«

El IPA incluso tiene su propio sello de calidad. El logotipo »Dispositivo Probado Fraunhofer« es conocido y valorado en todo el mundo. Los clientes pueden probar y certificar la aptitud para salas limpias de componentes individuales o máquinas completas, desde cables hasta robots. Dependiendo del problema, se consideran diferentes criterios, ya sea emisión de partículas, gases, resistencia química o facilidad de limpieza. Además del certificado, el cliente recibe un informe de prueba detallado. Hasta ahora, el IPA ha examinado más de 1.700 productos de diversos sectores, desde electrónica hasta tecnología alimentaria. Cada año se añaden al menos 100 nuevos productos.

Fabricación en condiciones de sala limpia

Cuando el instituto comenzó hace tres décadas en tecnología de pureza, el enfoque principal era la fabricación de semiconductores. Con el tiempo, otros sectores se han unido, desde la producción automotriz hasta la tecnología médica. Por ejemplo, el IPA desarrolló un concepto de pureza para un proveedor de automóviles que opera internacionalmente y que debe fabricar sus componentes electrónicos en condiciones de sala limpia. La tasa de rechazo se redujo en un 55%, lo que, en un volumen alto de producción, significa un ahorro de costos de aproximadamente un millón de euros al año.

Procedimientos de limpieza con CO2

Gracias a una casualidad, el IPA empezó a trabajar en el campo de la exploración espacial en 1999. La Agencia Espacial Europea ESA solicitó saber si los expertos de Stuttgart podían esterilizar componentes de una sonda marciana. Como los métodos tradicionales de esterilización dejan microorganismos muertos, pero la limpieza exhaustiva con CO2 del IPA elimina por completo los microorganismos de la superficie, se le concedió el contrato. Desde entonces, el sector aeroespacial ha impulsado fuertemente la investigación, ya que aquí los requisitos son especialmente estrictos. Actualmente, casi dos docenas de proyectos con diferentes enfoques están en marcha. Los hitos incluyen »ExoMars« de la Agencia Espacial Europea ESA y la misión satelital »EnMap«. Con un socio industrial confiable, incluso se planea una asociación estratégica para los próximos años.

El instituto ha limpiado casi todas las 13.000 piezas del satélite de observación terrestre »EnMap«. El proyecto Marte fue aún más exigente, ya que se trata de buscar rastros de vida en el planeta vecino. Por ello, no se pueden transportar sustancias orgánicas de la Tierra, lo que aumenta aún más los requisitos de pureza. Un método de limpieza muy suave, desarrollado en Stuttgart, ha demostrado ser efectivo: el procedimiento de nieve de CO2. Originalmente se utilizaba en EE. UU. para eliminar pintura de fuselajes de aviones. Los expertos del IPA lo perfeccionaron y en lugar de pellets duros de CO2, usan cristales de nieve más pequeños y suaves. Las impurezas se dispersan por el choque térmico, se disuelven y pueden ser aspiradas. Para aumentar la eficacia, el chorro se acelera con nitrógeno en sobrepresión, alcanzando velocidades supersónicas. Otra innovación es el uso de dióxido de carbono supercrítico. En cavidades cerradas, se puede enjuagar tuberías con él, ya que penetra en ellas a una presión de 70 bar.

El Fraunhofer IPA no solo limpia y controla el éxito, sino que también embala las piezas limpias de manera profesional para que no vuelvan a contaminarse por abrasión o gases del material de embalaje. Gommel habla de un »paquete completo de cuidado«. Especialmente en la exploración espacial, un embalaje tan elaborado es obligatorio, ya sea con acero inoxidable o con lámina de aluminio recubierta. Porque hasta el ensamblaje y lanzamiento de un satélite, las piezas deben almacenarse durante años.

Normas y directrices de limpieza

Otra área de trabajo es la ayuda en la elaboración de normas y directrices. Muchos comités nacionales e internacionales que trabajan en temas de limpieza son apoyados por empleados del IPA, ya sea en el diseño de salas limpias o en la clasificación de la limpieza superficial. Y a veces, el IPA crea consorcios específicos con la industria y socios de investigación para traducir los requisitos del entorno de producción en normativas nacionales e internacionales.

Una de las iniciativas más recientes trata sobre materiales consumibles utilizados en salas limpias, como monos, guantes o paños. Aunque estos artículos desechables pueden causar contaminación por abrasión o gases, aún no existen reglas confiables sobre cómo deben ser fabricados. La asociación industrial »Cleanroom Suitable Consumables« busca cambiar esto. Otro consorcio industrial, iniciado en 2015, trabaja con productos médicos como implantes e instrumentos quirúrgicos. Mediante directrices uniformes y sensatas, discutidas en el grupo »MediClean« con las empresas de tecnología médica involucradas, se puede garantizar tanto la seguridad de las empresas de tecnología médica, responsables de la inocuidad de sus productos, como la seguridad de los pacientes.

Capacitación

Por último, el Fraunhofer IPA transmite su conocimiento a través de capacitaciones. Desde 2005, aproximadamente 2.500 personas han sido familiarizadas con las tecnologías de pureza, en parte en las instalaciones de Stuttgart, en parte en cursos en las propias empresas. Desde 2011, los graduados exitosos reciben un certificado del QMC (Centro de Gestión de Calidad), otorgado por el VDA.

El experto del IPA, Gommel, está convencido: la miniaturización creciente hace que la tecnología de salas limpias sea cada vez más importante y aumenta las exigencias. »No vemos un fin en su desarrollo«. Los desafíos asociados a la Industria 4.0 tampoco pueden afrontarse sin la ayuda de los »Limpiadores«.