megelőzés a károk mérséklése helyett

Személyre szabott szoba a félvezetőiparban.

Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, a Merkle CAE Solutions GmbH ügyvezető tulajdonosa.

A tisztaszobák költséges építési projektek. A beruházási volumen 1 000 és 5 000 euró között mozog négyzetméterenként, félvezetőgyártás esetén akár 20 000 euró négyzetméterenként is lehet. Egy 1 000 négyzetméteres tisztaszoba így gyorsan milliós költségeket érhet el. Ennek ellenére sok kivitelező eltekint ettől a lépéstől, amely csak a teljes beruházás töredékét teszi ki, de központi kockázatokat csökkenthet: a légáramlási és részecskeszámítási elemzést CFD-szimulációval (Computational Fluid Dynamics).

A gyártókkal és felszerelőkészítőkkel folytatott beszélgetések meglepően egységes képet mutatnak: a szimulációkat ritkán alkalmazzák a projekt korai szakaszában – gyakran csak akkor, amikor üzem közben váratlan légáramlási jelenségek, részecskekorrekciók vagy holt zónák alakulnak ki. Ilyen esetekben az okokat később kell azonosítani és néha költségesen korrigálni. A Merkle CAE Solutions, amely numerikus szimulációkra specializálódott, gyakran csak akkor kerül be, amikor a problémák már kialakultak. Sok ilyen kihívás azonban digitális elemzésekkel megelőzhető lett volna előzetesen.

A CFD-szimuláció átlagosan a tisztaszoba építési költségeinek körül egy- két százalékát teszi ki. Egy egymillió eurós projekt esetén ez kb. 5 000 és 20 000 euró között van – ez az összeg viszonylag alacsony a lehetséges későbbi költségekhez képest. A szimuláció lehetővé teszi a levegőáramlás előrejelző értékelését, a részecskék mozgásának vizualizálását, valamint a hőmérsékleti mezők elemzését. A holt zónák, nem kívánt örvények vagy kritikus részecskeszintek már a kivitelezés előtt felismerhetők. Az érzékeny gyártási berendezések üzemeltetőinek, például optikában, orvostechnikában vagy gyógyszeriparban, ez döntő tervezési biztonságot nyújt.

A légáramlási folyamatok a tisztaszobákban érzékenyen reagálnak a geometria, felszerelés és működési paraméterek apró változásaira. Ezért az egyéni tapasztalatok gyakran nem elegendőek a komplex kölcsönhatások megbízható előrejelzéséhez. A szimuláció itt objektív alapként szolgál arra, hogy a levegőellátás, szűrőhelyek vagy gép elrendezések úgy legyenek kialakítva, hogy a megadott tisztasági osztályokat tartósan betartsák. A rossz tervezés jelentős gazdasági károkat okozhat – például akkor, ha egy ügyfél megtagadja az üzembe helyezést, mert a részecskék lerakódása rontja a termék minőségét.

„A többfizikai szimulációkkal már képesek vagyunk a tisztaszobákat a tervezett gyártási és munkakörnyezettel együtt modellezni. Így nemcsak azt tudjuk megállapítani, hogy a tisztaszoba maga működik-e, hanem azt is, hogy a tervezett gyártás zavartalan, mikroba- és részecskementesen zajlik-e” – mondja Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, a Merkle CAE Solutions GmbH ügyvezető igazgatója.

A Merkle CAE Solutions ezért nem tekinti a CFD-elemzést különálló kiegészítő elemnek, hanem a megelőző tisztaszobai tervezés szerves részének. Ez hozzájárul a kockázatok minimalizálásához, a javítások elkerüléséhez és a rendkívül érzékeny gyártási környezetek működőképességének biztosításához. Ez azt jelenti a kivitelezők számára, hogy a viszonylag alacsony tervezési erőfeszítés megvéd a költséges és időigényes utólagos korrekcióktól a működés során.