Nettoyer avec de la neige CO2 sèche et en toute sécurité dans une salle blanche

La qualité du jet de nettoyage peut être surveillée à l'aide de capteurs et convertie en une valeur numérique qui est attribuée à chaque pièce individuelle, puis stockée et documentée. (Source de l'image : 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)

Le système quattroClean, qui peut être intégré dans des environnements de production en réseau, permet le nettoyage partiel ou complet de contaminations particulaires et filmiques sur pratiquement tous les matériaux techniques dans des environnements propres. (Source de l'image : acp systems AG)

Les parois intérieures en acier inoxydable électropolies offrent des surfaces très lisses et faciles à nettoyer. (Source de l'image : acp systems AG)

Dans un système quattroClean conçu pour une application en technologie médicale et intégré dans une salle blanche, un robot alimente les pièces au processus de nettoyage par jet. (Source de l'image : acp systems AG) / Dans un système quattroClean destiné à une application en dispositifs médicaux et intégré dans une salle blanche, un robot fournit les pièces au processus de nettoyage par jet. (Source de la photo : acp systems AG)

Pour le nettoyage des capteurs, le système de jet de neige de CO2 a été intégré dans un module standard doté d'une alimentation en air propre ainsi que d'un système de préparation des médias pour le dioxyde de carbone liquide et l'air comprimé. (Source de l'image : acp systems AG)

En tant que facteur essentiel de qualité de la fabrication, le nettoyage des pièces est indispensable et il est de plus en plus fréquent d'effectuer des processus de nettoyage dans un environnement contrôlé. La technologie éprouvée quattroClean offre des avantages en termes de procédé, de conception, de sécurité du processus et d'automatisation.

Que ce soit dans l'industrie automobile et ses fournisseurs, l'optique, la technologie médicale, l'industrie des semi-conducteurs ou la microtechnique – les processus de nettoyage font partie des technologies clés dans de nombreux secteurs industriels pour garantir la qualité et la fonctionnalité des produits. Les exigences de propreté varient en fonction du produit, de la phase de fabrication et de l'étape suivante dans la chaîne de production, par exemple revêtement, collage, montage ou emballage. De plus en plus, des processus de nettoyage dans des environnements contrôlés ou en salle blanche sont nécessaires.

La technologie de nettoyage par jet de neige quattroClean, modulable, de acp systems AG s'est avérée performante, sûre et économique pour ces tâches de nettoyage. Elle remplace de plus en plus souvent les procédés classiques tels que le nettoyage chimique humide. Parmi les raisons, on peut citer notamment le fait que le système de nettoyage nécessite beaucoup moins d'espace de production et entraîne des coûts d'investissement et d'exploitation réduits.

Quatre effets pour des surfaces propres sans résidus

Le procédé utilise du dioxyde de carbone liquide, inaltérable, non corrosif et à durée de vie illimitée, comme médium de nettoyage. Il est produit en tant que sous-produit lors de processus chimiques et de la production d'énergie à partir de biomasse, ce qui le rend neutre pour l'environnement.

Le cœur du système de nettoyage est une buse à double fluide sans usure. Elle permet de faire passer le dioxyde de carbone non inflammable et non toxique. Lorsqu'il sort de la buse, le dioxyde de carbone se détend en une fine neige de CO2, qui est condensée par un jet d'air comprimé en anneau et accélérée à la vitesse supersonique.

Lorsque le jet de neige d'air comprimé, froid à -78,5 °C et bien focalisable, frappe la surface à nettoyer, une combinaison d'effets thermiques, mécaniques, de sublimation et de dissolution se produit. La synergie de ces quatre mécanismes élimine de manière sûre et reproductible les contaminants particulaires et en film, tels que microparticules, poussière, usure, résidus de médias de traitement, pâtes de polissage, agents de séparation, silicones, flux, traces de fumée et autres impuretés. Les contaminants détachés sont évacués par la force aérodynamique de l'air comprimé et éliminés par une aspiration intégrée. Le dioxyde de carbone cristallisé se transforme complètement en état gazeux lors du nettoyage, ce qui permet à la pièce d'être immédiatement sèche. Les impuretés détachées sont évacuées de la surface de la pièce par la force aérodynamique de l'air comprimé, en même temps que le dioxyde de carbone sublimé, dans le module de nettoyage.

Le nettoyage est doux pour le matériau, ce qui permet de traiter également des surfaces sensibles et à structure fine. La méthode de nettoyage à sec convient à pratiquement tous les matériaux techniques et leurs combinaisons.

Nettoyage complet ou partiel avec performance homogène

Grâce à sa modularité, le système quattroClean peut être facilement et peu encombrant adapté à différentes géométries de pièces pour un nettoyage partiel ou complet. Selon la tâche, une ou plusieurs buses individuelles ou un ensemble de buses sont utilisées. La technologie brevetée garantit une performance de nettoyage homogène même sur de grandes surfaces.

Tous les paramètres du processus, tels que les débits pour l'air comprimé et le dioxyde de carbone, le nombre de buses en action, la zone de jet et la durée, sont ajustés précisément lors d'essais en laboratoire en fonction de l'application, des propriétés du matériau et des contaminants à éliminer. Ils peuvent être enregistrés en tant que programmes spécifiques à chaque pièce dans le système de contrôle.

Pour assurer une qualité de processus constante, les buses peuvent être surveillées individuellement en ce qui concerne l'alimentation en CO2 et en air comprimé, ainsi que la constance et la durée du jet, et les valeurs mesurées peuvent être automatiquement enregistrées. La concentration en CO2 dans la zone d'entrée et de sortie du système, à proximité de l'environnement de fabrication, peut être surveillée à l'aide de capteurs certifiés mondialement.

Systèmes pour le nettoyage manuel, semi-automatique et entièrement automatisé

Les critères de conception des systèmes sont déterminés par les exigences en matière de propreté et de cadence. Sur cette base, acp systems réalise des concepts de systèmes sur mesure, basés sur des modules standard, pour des solutions manuelles, semi-automatiques ou entièrement automatisées – aussi bien en tant que solutions autonomes que pour l'intégration en production et pour des environnements de fabrication en chaîne. La compatibilité Industrie 4.0 du système permet cette dernière option. Le système peut être facilement intégré dans des systèmes de contrôle supérieurs via des interfaces standardisées et contrôlé par eux. Pour une documentation complète et une traçabilité, tous les paramètres du processus sont automatiquement enregistrés, stockés et transmis au système de contrôle.

Différents concepts pour une conception adaptée aux salles blanches

Lorsqu'une production se déroule dans un environnement contrôlé, il s'agit essentiellement d'empêcher toute contamination provenant de l'extérieur ou de l'environnement, et de garantir une absence de recontamination de la pièce. Pour ces systèmes, l'intégration d'une préparation adaptée pour le dioxyde de carbone liquide et l'air comprimé est prévue. L'alimentation en air, l'aspiration et l'équipement, comme les composants pour l'automatisation et leur placement, sont adaptés à la classe de salle blanche concernée. La conception du module de nettoyage vise également à créer des conditions de flux optimales pour assurer un transport rapide et fiable des contaminants éliminés. L'adaptation du système aux exigences spécifiques du client en matière de pureté et aux contraintes spatiales est réalisée par différentes solutions.

La solution économique : concept de machine de nettoyage

Pour les applications où seul le nettoyage dans des conditions contrôlées est nécessaire, le concept de machine de nettoyage, appelé « Clean-Machine », est approprié. Ces systèmes sont équipés d'une capsule intégrant l'alimentation en air propre. Une surpression adaptée dans le module de nettoyage empêche l'aspiration d'air contaminé provenant de l'extérieur. Fabriquées en acier inoxydable électropolished, ces machines présentent des surfaces très lisses, faciles à nettoyer.

Cette solution utilise notamment un fabricant de capteurs pour nettoyer les particules sur des capteurs sensibles avant leur emballage. L'alimentation de la machine se fait via une unité de tiroirs conçue selon le principe Poka Yoke, dans laquelle des plateaux contenant des capteurs sales sont placés en position définie. Dès que le tiroir est en place, une fixation spécifique située sur une unité linéaire prélève deux capteurs et les transporte vers l'unité de nettoyage, où ils sont pris en charge par un mécanisme de préhension spécial. Ensuite, deux buses, positionnées à un angle défini, projettent un jet sur les capteurs, qui tournent pendant le processus de nettoyage. Les particules nettoyées sont immédiatement évacuées de manière ciblée via un module d'extraction d'air de la cellule de nettoyage. Après le nettoyage, le mécanisme de préhension remet les capteurs à la fixation linéaire. Une séparation stricte entre « pièces sales » et « pièces propres » est assurée pour éviter toute recontamination. Les capteurs sont déposés dans des plateaux de réintégration alimentés par un second système de tiroirs.

Applications en salle blanche

Des systèmes entièrement encapsulés sont également intégrés dans une salle blanche. L'alimentation en air propre se fait sous dépression. L'air est aspiré de la salle blanche et évacué via l'aspiration intégrée du module de nettoyage. Cela empêche toute particule ou autre contamination de pénétrer dans la salle blanche.

Cette solution est par exemple utilisée par un fabricant de dispositifs médicaux pour le nettoyage de stents. Un défi consistait à adapter de manière optimale le processus de nettoyage à la pièce très délicate. Le stent doit être maintenu en toute sécurité pendant le nettoyage, tout en évitant toute déformation et en garantissant l'élimination fiable des particules adhérentes et des résidus en film. Cela a été réalisé grâce au développement d'une fixation spécifique, qui est guidée par un robot sous le jet de nettoyage.
Les exigences très strictes en matière d'équipement en salle blanche pour le système de nettoyage ont été satisfaites par un fabricant de systèmes de lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs. La préparation des médias pour l'air comprimé et le dioxyde de carbone liquide a été équipée de filtres spéciaux assurant une alimentation en médias sans particules ni hydrocarbures. L'aspiration des contaminants évacués et du CO2 sublimé est conçue comme un système de filtration à trois niveaux.

L'installation intégrée dans la salle blanche est utilisée pour le nettoyage d'une composante optique pour la lithographie EUV (ultraviolet extrême), fortement contaminée par des résidus et des traces de fumée. Le nettoyage est effectué à l'aide d'une buse. Celle-ci est déplacée par un robot selon un trajet prédéfini à une distance précise de la surface à nettoyer. Par rapport au procédé chimique humide précédemment utilisé, le temps de nettoyage a été considérablement réduit et aucune chimie ni eau n'est plus nécessaire. De plus, le nettoyage est plus doux et donne de meilleurs résultats.