Mobilité 4D dans des installations de salles blanches modulables

Installation de salle blanche idéalisée avec 4 unités de conteneurs. © MK Installation d'essai

Installation de salle blanche en trois parties dans des conteneurs individuels schématisés. © MK Installations d'essai

Exemple d'une installation en salle blanche à l'intérieur d'un conteneur de 20 pieds. © MK Installations d'essai

Variantes des installations d'essai centrales : Installation de flux laminaire verticale. © MK Installations d'essai

Variantes des installations d'essai centrales : lignes de salles blanches à flux laminaire horizontal. © MK Installations d'essai

Variantes des Anlagenzentrums: Isolator mit Handschuhzugriffen. © MK Versuchsanlagen

Panneau de contrôle SPS pour la gestion et la surveillance des paramètres techniques dans les installations de salles blanches. © MK Installations d'essai

Visite virtuelle de l'installation mobile de salle blanche. © MK Installations d'essai

Coupe virtuelle entre la salle technique et une station de travail avec un système de distillation sans métal pour les acides. © MK Anlagen

Combinaison d'une construction de salle blanche avec des détails de dessin en réalité virtuelle. © MK Installations d'essai

Vue d'un aperçu de l'installation de flux laminaire lors de la visite virtuelle. © MK Installations d'essai

La combinaison est le défi

« Est-ce même possible, quatre souhaits en même temps, ce n’est vraiment pas envisageable ». Telles ou similaires questions sont fréquemment posées par les employés de MK Versuchsanlagen, le spécialiste des installations de salles blanches sans métal.

Les besoins des clients différaient souvent complètement de l’utilisation habituelle au sein d’un bâtiment. Selon les exigences variées, une installation de salle blanche sans métal devait être développée pour diverses applications d’analyse et de recherche. « En plus de l’utilisation mobile, il s’agissait de pouvoir varier les installations expérimentales intégrées ainsi que de proposer différentes durées d’utilisation. Et l’ensemble du projet peut alors être financé via un modèle de leasing », explique le Dr. Dirk Rosencrantz, membre de la direction de MK Versuchsanlagen, qui présente ce modèle innovant en soulignant : « Nos clients reçoivent tout cela en une seule source ! »

Le résultat de ce développement repose sur la base de conteneurs commerciaux standard de 20 pieds.

Chaque installation de salle blanche se compose de trois unités fonctionnelles :

1. Sas d’entrée,
2. Centre d’installations expérimentales et
3. Zone technique et de ventilation.

Indépendamment du fait que les installations mobiles soient réalisées à partir d’un ou plusieurs conteneurs, les sas d’entrée et les compartiments techniques sont constitués d’éléments standard, tandis que les compartiments expérimentaux centraux peuvent être modulables selon les exigences du client. Les différents compartiments peuvent être transportés via des voies classiques pour conteneurs de 20 pieds. Chaque installation de salle blanche est équipée de raccords aux médias courants ou locaux, permettant selon les cas de l’alimenter en énergie et, par exemple, en eau.

Environnement variable et installations

Les intérieurs des conteneurs sont réalisés exclusivement à partir de plastiques modernes également utilisés dans les salles blanches sans métal fixes (Carpus+Partner ; Environnement de recherche sans métal ; p. 38-40 ; Printline 2017 sur www.reinraum.de). En tant que matériaux résistants aux acides, on utilise le polypropylène, le Teflon, le PMMA ou le PE, qui sont délibérément non colorés, donc non traités par coloration. Cela garantit qu’aucune contamination par des particules de couleur ne peut survenir. Les vitres des postes de travail fermés sont fabriquées en PET, un polyester transparent très résistant. Dans les variantes d’installations où des isolateurs fermés sont utilisés, le polyoxyméthylène est employé pour les interventions par gants, comme dans l’industrie pharmaceutique. Les parois intérieures des conteneurs sont constituées de panneaux de salle blanche en GFK résistants aux acides. Le système de ventilation assure une qualité d’air conforme à la classe 6 selon la norme DIN EN ISO 14644 dans la zone de travail. Sur les postes de travail à flux laminaire, la liberté de particules atteint le niveau des classes 4 ou 5. Des pré-filtres sans métal avec des filtres finaux H14 garantissent un taux de capture >99,995% et permettent, dans des isolateurs, une pureté particulaire même supérieure à la classe 4.

Les installations expérimentales modulables peuvent être configurées comme des bancs de travail humides, avec des postes suralimentés en air pur, comme des systèmes à flux laminaire ou encore comme des isolateurs entièrement fermés. Le système SPS développé par MK permet de contrôler l’ensemble de la salle blanche et surveille l’état de la pression, des flux d’air, des joints, des régulateurs de débit volumique, de la température, de l’énergie et d’autres paramètres techniques.

Différents besoins d’utilisation et exigences clients

L’utilisation de plastiques présente l’avantage que le transport des installations est considérablement facilité en raison de leur faible poids. La manipulation et la mise en place des conteneurs ne nécessitent pas de grues spéciales. De plus, les installations en plastique permettent de travailler avec des acides extrêmes, que les clients doivent utiliser, par exemple, pour préparer des échantillons de roche en vue d’analyses ultra-pures. Dans d’autres cas, les installations de MK servent également à manipuler des échantillons organiques à examiner dans un environnement en plastique, car celui-ci ne présente pas de risque de contamination croisée. Ainsi, pour la plupart des analyses exigeantes, il est extrêmement risqué de les réaliser dans des installations en acier classiques, où l’analyse d’éléments ou d’isotopes métalliques est essentielle.

L’intégrité de l’échantillon en priorité absolue

Une modification des échantillons de roche, de sol, ainsi que des météorites, minéraux et échantillons organiques, pourrait être irréversiblement détruite par l’introduction de métaux avant même leur arrivée dans le laboratoire local. Pour répondre aux exigences des clients exigeants, les développeurs de MK estiment que l’intégrité de l’échantillon collecté est portée à un nouveau niveau : « Parce qu’avec une solution mobile, la salle blanche doit venir à l’échantillon et non l’échantillon à la salle blanche, le risque de contamination diminue considérablement, sans que l’échantillon précieux ne soit modifié lors du transport », explique le Dr. Dirk Rosencrantz.

Réalité virtuelle pour la planification 3D d’applications spéciales individuelles

En combinant des modules standardisés avec des exigences spécifiques du client, des centres d’essais modulaires doivent voir le jour. Pour atteindre cet objectif, MK utilise un logiciel et du matériel 3D pour rendre expérientielle la modélisation virtuelle. Les données CAD spécifiques à la demande sont transformées en une expérience immersive à l’échelle 1:1 grâce à l’animation 3D. Par exemple, il est possible de visiter virtuellement le futur salle blanche. Les concepteurs de MK, comme leurs clients, peuvent ainsi, avant la fabrication du module principal, voir, ajuster et vivre le prototype avec un regard neuf.

Utilisation dépendante du temps avec leasing projet par projet plutôt qu’investissement

Le modèle 4D de mobilité de MK ne se limite pas à l’utilisation mobile d’installations expérimentales modulaires pour diverses applications, mais inclut également, en raison de la durée limitée des projets, une offre de financement par leasing sur mesure.

La collaboration de MK Versuchsanlagen avec une banque privée permet aux clients de louer les salles blanches entre 2,5 et 5 ans. Il devient ainsi possible de traiter différemment les coûts, contrairement à un investissement classique dans des salles blanches fixes.

Grâce à la modularité de l’installation, il est possible de remplacer l’unité centrale d’expérimentation pour réaliser différentes configurations en fonction de l’avancement du projet de recherche, sans devoir renouveler toute la salle blanche. Par exemple, une série d’expériences peut d’abord être menée en forêt tropicale, puis dans une steppe, en échangeant simplement l’unité centrale d’expérimentation, ce qui garantit l’absence de contamination ou de croisements entre échantillons.

L’utilisation d’une solution mobile permet également à chaque chercheur d’accéder rapidement à la salle blanche, sans attendre la construction ou le financement d’un nouveau bâtiment. Enfin, la possibilité d’échanger les composants permet d’adapter la technologie aux progrès innovants qui évoluent avec le temps. Les procédures longues pour réaliser rapidement une innovation technique dans un bâtiment appartiennent désormais au passé avec le modèle 4D de MK Versuchsanlagen.